黄土区草地植被恢复对土壤抗分离的影响及其作用机制研究

发布时间：2019-11-27 10:14

【摘要】：土壤分离是土壤侵蚀的起始阶段,受诸多因素影响,是一个动态、复杂的过程。准确模拟土壤分离是建立土壤侵蚀过程模型的基础。本研究以黄土高原地区不同恢复年限的草地植被为对象,采用土壤侵蚀、植被生态学和数理统计等学科的理论与方法,在土壤分离速率、草地根系和土壤特性动态变化的野外试验观测和室内测定分析基础上,分析退耕坡面不同恢复年限条件下的草地土壤抗分离能力的变化规律,探讨植物根系和土壤特性变化及其对土壤抗分离能力的影响,揭示退耕地恢复过程中土壤抗分离能力变化的主要驱动因子,区分根系通过固结缠绕土体以及改善土壤特性增强土壤抗分离能力的直接和间接贡献。研究结果表明：1)随着退耕时间延长,表层(0～20 cm)土壤容重显著增加并趋于稳定,亚表层(20～40 cm)土壤容重变化不大,底层(40～60 cm)土壤容重显著增加；表层土壤有机质含量先减小后增加,而亚表层和底层土壤有机质含量呈现波浪式显著变化规律；表层、亚表层和底层土壤水稳性团聚体含量均呈现波浪式变化趋势,并且表层和亚表层变化显著,底层变化不显著。随土层加深,土壤容重从表层到底层显著增加,而土壤有机质含量和土壤水稳性团聚体含量显著减小；随着草地植被恢复年限的增加,同一土层土壤分离速率逐渐减小并趋于稳定,对于同一退耕年限的不同土层土壤,土壤分离速率随土层深度增加而显著增大。2)随着草地植被恢复,表层、亚表层和底层土壤中根长密度、根系表面积密度和根系生物量密度逐渐增加。随土壤深度增加,同一退耕年限草地的根长密度、根系表面积密度和根系生物量密度显著减小。3)土壤分离速率与土体中植物根系密度密切相关,两者之间的关系可用根长密度、根系表面积密度和根系生物量密度来衡量。根长密度、根系表面积密度和根系生物量密度可以较好的反映根系的网络串联和根土粘结作用,这3个根系参数能合理有效的揭示根系对土壤抗分离能力的强化效应。土壤分离速率与土壤容重具有良好正相关关系,土壤有机质和水稳性团聚体含量与土壤分离速率之间存在负相关关系。草地植被恢复条件下的土壤特性变化能够引起土壤抵抗分离能力的显著变化,土壤特性的改善在减小土壤分离速率、增强土壤抗分离能力方面发挥着重要作用。4)随着根长密度、根系表面积密度和根系生物量密度增加,土壤容重不断下降,而土壤有机质含量和土壤水稳性团聚体含量逐渐增加,并且二者之间都具有显著的相关性。根长密度、根系表面积密度和根系生物量密度这3个指标都对土壤特性具有显著影响,并且根系能够提高和改善土壤物理化学性状,使土壤趋向良性状态发展。土壤分离速率与根系密度和土壤性质关系密切,逐步回归结果表明,根长密度、根系表面积密度、根系生物量密度以及土壤容重和土壤水稳性团聚体含量是影响土壤分离速率的重要因子,并且植物根系通过缠绕、固结土体的直接作用减小土壤分离速率贡献更大,而通过改善土壤理化特性的间接作用增强土壤抗分离能力的作用贡献较小。上述研究结果为理解径流分离土壤过程及建立或完善土壤侵蚀过程模型提供科学依据,对黄土高原水土流失治理、生态环境恢复与建设具有重要的理论和现实意义。
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S157.43

【参考文献】