黄土高原林地深层土壤根系吸水过程及其对水分胁迫和土壤碳输入的影响
发布时间：2023-06-15 20:45
退耕还林是应对气候变化,控制水土流失和改善区域生态环境的重要措施,已被联合国写入2030年可持续发展议程。黄土高原曾是全球土壤侵蚀最严重的区域,生态环境极其脆弱。为控制水土流失,改善区域生态环境,国家在黄土高原大面积实施了退耕还林工程。与农田和草地等浅根植物相比,林地具有更高的需水量和更深的根系。前人研究表明:浅层土壤水无法满足成龄林地蒸散需求,并引发了深层土壤干燥化和“小老树”等一系列生态问题。因此,探究林地对于深层土壤水的利用过程及林地水分胁迫对深层土壤水分状态的响应,对于明确林地水分需求、阐明林地耗水策略和制定合理的造林方案均有重要意义。同时,作为水、碳循环的枢纽,根系吸水直接影响深层土壤的碳储量。因此,理清林地深层耗水和土壤碳输入的关系对于准确评估森林生态系统碳储量及其在全球气候变化中的作用具有重要意义。本文以黄土高原退耕还林为研究背景,以林地根系在深层土壤中的吸水过程为研究主线,通过区域尺度配对试验、空间换时间的研究方法、碳同位素技术、数值模型和大数据分析等多种方法、技术手段,分析了退耕还林以后深层土壤根系吸水、根系发育、林地水分胁迫和根系对深层土壤碳输入在长时间序列上的变化...
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 林地深层土壤根系吸水及其对水循环的影响
1.2.2 土壤水分胁迫与林地根系发育交互关系
1.2.3 水分胁迫对林地地上部的影响
1.2.4 植树造林对土壤碳库的影响
1.2.5 Hydrus-1D模型在深层土壤水文过程模拟中的应用潜力
1.3 存在问题
第二章 研究区域概况、研究内容与方法
2.1 研究区域概况
2.1.1 黄土高原地区
2.1.2 长武县王东沟小流域
2.2 研究内容及方法概述
2.2.1 黄土高原林地多年尺度深层土壤根系吸水过程
2.2.2 黄土高原林地深层土壤根系生长及其与根系吸水的交互作用
2.2.3 不同林龄苹果树蒸腾变化及其与深层土壤根系吸水的关系
2.2.4 利用年轮δ13C及叶片气孔密度探究林地水分胁迫对深层土壤干燥化的响应
2.2.5 黄土高原林地深层土壤根系吸水与土壤碳输入的交互关系
2.2.6 基于深层土壤的苹果园SPAC系统水分传输模拟及敏感性分析
2.3 技术路线
第三章 黄土高原林地多年尺度深层土壤根系吸水过程
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.2.1 研究区概况
3.2.2 试验设计与数据采集
3.2.3 数据分析方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 黄土深剖面土壤容重分布
3.3.2 黄土高原林地深剖面水分利用过程
3.3.3 黄土高原退耕还林后深层土壤储水量损失
3.4 小结
第四章 黄土高原林地深层土壤根系生长及其与根系吸水的交互作用
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 样点选择
4.2.2 试验设计及测定项目与方法
4.2.3 数据处理及分析方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 区域尺度根系变化
4.3.2 深层土壤水分吸收与根系发育的交互关系
4.3.3 深根系导致林地根区水分、养分分离
4.4 小结
第五章 不同林龄苹果树蒸腾变化及其与深层土壤根系吸水的关系
5.1 引言
5.2 材料与方法
5.2.1 研究区域概况
5.2.2 试验设计
5.2.3 测定项目与方法
5.3 结果与讨论
5.3.1 气象数据与叶面积指数
5.3.2 土壤含水量
5.3.3 树干液流日变化
5.3.4 果园日蒸腾动态
5.3.5 不同林龄果园Ta/Tp差异
5.4 小结
第六章 利用年轮Δ13C及叶片气孔密度探究深层土壤干燥化背景下林地水分胁迫演变过程
6.1 引言
6.2 材料与方法
6.2.1 研究区域概况
6.2.2 试验设计
6.2.3 测定项目与方法
6.2.4 数据分析方法
6.3 结果与讨论
6.3.1 年轮采样点林地水分及根系剖面分布
6.3.2 黄土高原不同树种年轮δ13C演变过程
6.3.3 苹果树叶面积及气孔密度随林龄的变化
6.4 小结
第七章 黄土高原林地深层土壤根系吸水与土壤碳输入的交互关系
7.1 引言
7.2 材料与方法
7.2.1 试验设计
7.2.2 测定项目与方法
7.2.3 数据分析方法
7.3 结果与讨论
7.3.1 根系生物量对深层土壤的碳输入
7.3.2 深根系对深层土壤基质有机碳含量的影响
7.3.3 深层土壤耗水与碳输入的交互关系
7.4 小结
第八章 基于深层土壤的苹果园SPAC系统水分传输模拟及敏感性分析
8.1 引言
8.2 材料与方法
8.2.1 试验设计与数据监测
8.2.2 Hydrus-1D模型简介
8.2.3 初始条件与边界条件
8.2.4 初始参数确定及校准
8.2.5 情景模拟
8.2.6 模型评价指标
8.3 结果与讨论
8.3.1 模型校准及验证结果
8.3.2 根系分布对SPAC系统水分传输的影响
8.3.3 土壤分层对SPAC系统水分传输的影响
8.4 小结
第九章 主要结论、创新点及有待进一步研究的问题
9.1 主要结论
9.2 创新点
9.3 有待进一步研究的问题
参考文献
致谢
作者简介
本文编号：3833640
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 林地深层土壤根系吸水及其对水循环的影响
1.2.2 土壤水分胁迫与林地根系发育交互关系
1.2.3 水分胁迫对林地地上部的影响
1.2.4 植树造林对土壤碳库的影响
1.2.5 Hydrus-1D模型在深层土壤水文过程模拟中的应用潜力
1.3 存在问题
第二章 研究区域概况、研究内容与方法
2.1 研究区域概况
2.1.1 黄土高原地区
2.1.2 长武县王东沟小流域
2.2 研究内容及方法概述
2.2.1 黄土高原林地多年尺度深层土壤根系吸水过程
2.2.2 黄土高原林地深层土壤根系生长及其与根系吸水的交互作用
2.2.3 不同林龄苹果树蒸腾变化及其与深层土壤根系吸水的关系
2.2.4 利用年轮δ13C及叶片气孔密度探究林地水分胁迫对深层土壤干燥化的响应
2.2.5 黄土高原林地深层土壤根系吸水与土壤碳输入的交互关系
2.2.6 基于深层土壤的苹果园SPAC系统水分传输模拟及敏感性分析
2.3 技术路线
第三章 黄土高原林地多年尺度深层土壤根系吸水过程
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.2.1 研究区概况
3.2.2 试验设计与数据采集
3.2.3 数据分析方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 黄土深剖面土壤容重分布
3.3.2 黄土高原林地深剖面水分利用过程
3.3.3 黄土高原退耕还林后深层土壤储水量损失
3.4 小结
第四章 黄土高原林地深层土壤根系生长及其与根系吸水的交互作用
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 样点选择
4.2.2 试验设计及测定项目与方法
4.2.3 数据处理及分析方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 区域尺度根系变化
4.3.2 深层土壤水分吸收与根系发育的交互关系
4.3.3 深根系导致林地根区水分、养分分离
4.4 小结
第五章 不同林龄苹果树蒸腾变化及其与深层土壤根系吸水的关系
5.1 引言
5.2 材料与方法
5.2.1 研究区域概况
5.2.2 试验设计
5.2.3 测定项目与方法
5.3 结果与讨论
5.3.1 气象数据与叶面积指数
5.3.2 土壤含水量
5.3.3 树干液流日变化
5.3.4 果园日蒸腾动态
5.3.5 不同林龄果园Ta/Tp差异
5.4 小结
第六章 利用年轮Δ13C及叶片气孔密度探究深层土壤干燥化背景下林地水分胁迫演变过程
6.1 引言
6.2 材料与方法
6.2.1 研究区域概况
6.2.2 试验设计
6.2.3 测定项目与方法
6.2.4 数据分析方法
6.3 结果与讨论
6.3.1 年轮采样点林地水分及根系剖面分布
6.3.2 黄土高原不同树种年轮δ13C演变过程
6.3.3 苹果树叶面积及气孔密度随林龄的变化
6.4 小结
第七章 黄土高原林地深层土壤根系吸水与土壤碳输入的交互关系
7.1 引言
7.2 材料与方法
7.2.1 试验设计
7.2.2 测定项目与方法
7.2.3 数据分析方法
7.3 结果与讨论
7.3.1 根系生物量对深层土壤的碳输入
7.3.2 深根系对深层土壤基质有机碳含量的影响
7.3.3 深层土壤耗水与碳输入的交互关系
7.4 小结
第八章 基于深层土壤的苹果园SPAC系统水分传输模拟及敏感性分析
8.1 引言
8.2 材料与方法
8.2.1 试验设计与数据监测
8.2.2 Hydrus-1D模型简介
8.2.3 初始条件与边界条件
8.2.4 初始参数确定及校准
8.2.5 情景模拟
8.2.6 模型评价指标
8.3 结果与讨论
8.3.1 模型校准及验证结果
8.3.2 根系分布对SPAC系统水分传输的影响
8.3.3 土壤分层对SPAC系统水分传输的影响
8.4 小结
第九章 主要结论、创新点及有待进一步研究的问题
9.1 主要结论
9.2 创新点
9.3 有待进一步研究的问题
参考文献
致谢
作者简介
本文编号：3833640
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