黄土区典型草被生长过程中根系对土壤抗冲性影响的实验研究

发布时间：2020-06-14 15:43

【摘要】：黄土高原是我国生态脆弱地区,水土流失严重。植被作为根-土间的活跃因素,对土壤抗冲性影响深刻。由于黄土高原典型的气候、土壤性质,“退耕还林还草”政策中不宜只是盲目地植树造林,更应注重草被恢复和生态重建。以前大量的研究集中在宏观的自然环境下,而自然环境中众多复杂的因素会对实验结果造成多重影响,造成研究结果误差较大,给机理研究带来很大的阻碍。本研究采用室内模拟实验,研究黄土区两种典型草被——黑麦草和紫花苜蓿在不同种植密度下,不同生长期和不同土层深度的土壤抗冲性变化规律,探讨根系对土壤理化性质和土壤抗冲性的影响机制,为黄土高原防治水土流失和生态建设提供理论依据。主要研究结论：(1)探讨不同生长期和不同土层深度的草被根系状况。高密度种植措施对黑麦草的生长有抑制作用,而对于紫花苜蓿的生长抑制作用不明显。随着生长时期的增加,各植被处理的各根系密度总体上逐渐增加。高种植密度黑麦草随着生长时期的增加,细根逐渐减少而粗根则逐渐增多；紫花苜蓿根系在四个生长期间变化不大。黑麦草根系密度大小为：表层次表层底层。黑麦草根系主要在表层内,难以影响到更深的土层。紫花苜蓿根系主要影响表层和次表层两个土层,根系密度都随着深度的增加而逐渐减小。(2)研究不同生长期和不同土层深度的土壤理化性质。不同生长期间,黑麦草容重随着生长时间的增加而降低；紫花苜蓿每个生长期之间变化不大。黑麦草有机质含量总体随着生长期增加而增加,在前三个生长期土壤有机质大小为HR(高种植密度黑麦草)LR(低种植密度黑麦草)；紫花苜蓿土壤有机质含量变化不大但比黑麦草低。随着生长时间的增加,黑麦草土壤水稳性团聚体逐渐增加；紫花苜蓿土壤水稳性团聚体则是先缓慢增加后减小。在不同土层,随着土层深度的增加,黑麦草和紫花苜蓿的土壤容重逐渐增加；黑麦草对表层土壤容重影响较大。黑麦草的土壤有机质、土壤水稳性团聚体在各土层的大小为：表层次表层底层,紫花苜蓿的土壤有机质含量和土壤水稳性团聚体也是随着土壤深度的增加而逐渐减小。(3)探讨不同土层的土壤冲刷过程,不同生长期和不同土层的土壤抗冲性大小。在各个土层中,各处理的单位时间土壤冲失量都是在第5min达到最大。由于黑麦草根系集中在表层,表层土壤单位时间冲失量最小并处于比较平稳的状态；而紫花苜蓿根系较少,各层土壤单位时间冲失量较大。各时期土壤抗冲指数大小为黑麦草紫花苜蓿CK。随着生长时间的增加,高种植密度的黑麦草对土壤抗冲性的增强效应并不能明显提高；紫花苜蓿的土壤抗冲指数强化率波动变化,但是变化幅度不大。黑麦草不同土层间抗冲指数大小为表层次表层底层,黑麦草对表层土壤抗冲指数影响较大,对次表层、底层的土壤抗冲指数影响较小。HR比LR各层的土壤抗冲指数要大,高密度种植的紫花苜蓿在土壤次表层能够显著提升土壤的抗冲性能。(4)探讨了植被根系、土壤理化性质和土壤抗冲性之间的关系。黑麦草、紫花苜蓿各根系参数之间呈正相关关系。黑麦草土壤容重与各根系密度呈极显著负相关关系,而紫花苜蓿土壤容重则只与根表面积密度、根体积密度之间呈显著负相关。黑麦草土壤水稳性团聚体与各根系密度呈极显著水平正相关；紫花苜蓿土壤水稳性团聚体与各根系参数之间不相关。黑麦草土壤有机质含量与各根系密度之间为极显著正相关；紫花苜蓿土壤有机质含量与根长密度之间为极显著水平正相关,而与根表面积密度、根生物量密度之间为显著正相关。黑麦草土壤抗冲指数随着各根系密度参数的增加呈指数增加；紫花苜蓿各根系密度参数与土壤抗冲指数均不相关。黑麦草根径D≤5mm根系对土壤抗冲为影响较大；而紫花苜蓿根径为0D≤0.1mm、1.0D≤2.0mm和D5.0mm的根系根长密度、根表面积密度与土壤抗冲指数之间的相关关系显著。黑麦草土壤抗冲指数与土壤容重呈幂函数关系,与土壤有机质含量呈指数增加、与土壤水稳性团聚体含量呈幂函数关系；而紫花苜蓿土壤理化性质与土壤抗冲指数之间不相关。经逐步回归分析后,黑麦草抗冲指数方程式为：ASI=5.626RWD-0.126T+2.651, P0.01。
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S157

【参考文献】