不同植被恢复模式下煤矿排土场土壤碳库管理指数与土壤酶活性研究

发布时间：2017-10-09 00:26

  本文关键词：不同植被恢复模式下煤矿排土场土壤碳库管理指数与土壤酶活性研究

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【摘要】：黄土高原地区气候比较干旱,地形破碎,植被覆盖度较低。露天煤矿的开采使其本身就脆弱的生态环境遭到严重破坏,如何恢复已经成为人们关注的热点。本文选取经过15年植被恢复的黑岱沟煤矿排土场,研究不同植被模式下土壤有机碳、活性有机碳、碳库管理指数、酶活性、土壤养分性质等能够表征土壤质量的指标。评价不同植被对排土场土壤质量的影响,旨在为排土场植被恢复提供理论依据和技术依据。研究结果如下:(一)选取排土场的林地包括乔木和灌木共六种植被类型,分析0-100cm土壤有机碳的变化特征。不同林地土壤有机碳含量和有机碳储量均符合随着土层深度加深而逐渐减小的趋势。0~100 cm土层林地SOC储量比撂荒地(17.52 t·hm-2)提高18.1%~42.4%,其中,紫穗槐林地SOC储量最高,达24.95 t·hm-2,显著高于其他植被模式。灌木林地平均SOC储量比乔木高12.4%。综上人工林地恢复模式显著提高了排土场0~100 cm土层SOC,尤其对表层SOC提高效果明显,但排土场SOC与原地貌相比差距较大。从提高排土场SOC角度优先推荐紫穗槐为主要林地植被。(二)排土场不同植被模式下0-10cm土壤活性有机碳含量是10-20cm的2.45-4.66,1.27-4.67,1.31-2.68倍,表明活性有机碳含量0-10cm优于10-20cm。不同植被类型下高、中、低碳库管理指数大致符合10-20cm大于0-10cm,表明土壤正在向着良性方向发展。活性有机碳有效率大致表现为符合0-10cm明显高于10-20cm,表明植被恢复有助于提高土壤表层碳库活性。不同植被模式下土壤活性有机碳含量、碳库管理指数均低于原地貌,但均显著高于新建排土场,尤以林草和草地恢复效果最佳。(三)不同植被下排土场土壤酶活性不同。排土场不同植被类型下碱性磷酸酶活性0-10cm高于10-20cm,表现为草地灌木乔木撂荒地,草地0-20cm土层均显著高于其他植被类型。排土场0-10cm土层的蔗糖酶活性显著高于10-20cm,基本符合草地灌木乔木撂荒地,草地0-20cm均显著高于其他植被类型,甚至高于原地貌。脲酶活性基本呈现为10-20cm大于0-10cm,乔木0-20cm的脲酶活性显著均高于其他植被。排土场10-20cm不同植被类型过氧化氢酶活性均高于0-10cm。除乔木显著优于其他植被外,各植被类型之间差距不大,表明乔木是提高排土场过氧化氢酶活性的最优植被。四种土壤酶活性均大于新建排土场,低于原地貌,表明不同植被对土壤酶活性提升的作用。土壤四种酶活性也分别与土壤的化学性质呈显著的正相关或者负相关的关系,草地蔗糖酶的活性甚至高于原地貌。(四)排土场不同植被对土壤质量的恢复效果不同,撂荒地也有一定恢复地力的效果,这与不同植被类型下的凋落物、根系分泌物、植被的生长状态密切相关。林地土壤有机碳储量与凋落物干物质量和有机碳含量均成显著正相关,符合线性方程y=1.27x+1.90和y=1.25+0.0025x。土壤水分与土壤有机碳含量的关系呈极显著的正相关符合线性方程y=0.21x-0.45,乔木细根生物量与SOC含量的关系符合线性方程y=0.89+4.06x;灌木符合线性方程y=1.35+1.53x,两者均呈显著正相关。
【关键词】：露天煤矿排土场 植被类型 土壤有机碳 土壤碳库管理指数 土壤酶
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S153.6;S154.2
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 研究的目的与意义13-14
• 1.2 国内外研究进展14-18
• 1.2.1 黄土丘陵沟壑地区土壤活性有机碳及土壤碳库管理指数的相关研究14-16
• 1.2.2 黄土丘陵沟壑区域土壤酶活性的相关研究16-17
• 1.2.3 矿区植被恢复下土壤复垦的相关研究17-18
• 1.3 研究中存在的问题18-19
• 第二章 研究内容与试验方法19-23
• 2.1 研究区概况19
• 2.2 研究内容19-20
• 2.3 技术路线与实验方法20-23
• 2.3.1 技术路线20
• 2.3.2 研究方案20-23
• 第三章 不同林地恢复类型下排土场土壤有机碳分布特征23-32
• 3.1 研究地区与研究方法24-25
• 3.1.1 试验设计24
• 3.1.2 测定项目与方法24-25
• 3.1.3 数据处理25
• 3.2 结果与分析25-30
• 3.2.1 不同林地类型对排土场土壤剖面SOC含量的影响25-27
• 3.2.2 不同林地类型对排土场土壤剖面SOC储量的影响27-28
• 3.2.3 排土场不同林地SOC差异的影响因素28-30
• 3.3 讨论30-31
• 3.4 小结31-32
• 第四章 不同植被类型下土壤碳库管理指数及大团聚体有机碳的分布特征32-41
• 4.1 材料和方法33-34
• 4.1.1 实验设计33
• 4.1.2 采样方法33-34
• 4.1.3 试验地土壤有机碳概况34
• 4.2 结果与分析34-38
• 4.2.1 排土场不同植被类型对 0 20cm土壤活性有机碳、碳库管理指数、活性有机碳有效率的影响34-37
• 4.2.2 分析排土场下 0 20cm土壤大团聚体有机碳含量的特征37-38
• 4.3 讨论38-39
• 4.4 小结39-41
• 第五章 不同植被类型下排土场土壤酶活性的特征41-53
• 5.1 材料和方法42-43
• 5.1.1 实验设计42
• 5.1.2 采样方法42
• 5.1.3 实验样地的土壤性质概况42-43
• 5.2 结果与分析43-50
• 5.2.1 排土场上不同植被类型的土壤表层的土壤酶活性特征43-45
• 5.2.2 排土场不同土壤酶活性与土壤化学性质的关系45-50
• 5.3 讨论50-52
• 5.4 小结52-53
• 第六章 主要结果与有待深入研究的问题53-55
• 6.1 主要结果53-54
• 6.2 有待深入研究的问题54-55
• 参考文献55-62
• 致谢62-63
• 作者简介63

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