黄土高原草地恢复对土壤物理性质的影响

发布时间：2020-05-26 00:25

【摘要】：研究草地恢复过程中土壤物理性质的变化对黄土高原生态环境建设和土壤质量评价有重要的科学价值。本文在黄土区选取森林草原带的安塞坊塌流域和草原带的神木六道沟为研究区,采用野外试验和室内分析相结合的方法,研究了近40年草地恢复过程对土壤孔隙度、容重、团聚体等19个土壤物理性质指标的影响;基于统计学方法,筛选草地恢复驱动变化的关键土壤物理特性指标;运用土壤物理质量综合指数定量评价草地恢复对土壤物理性质的影响,旨在为黄土高原植被建设提供科学依据。主要结论如下:(1)草地恢复能显著改变土壤结构性特征。黄土区森林草原带各样地土壤质地无显著差异,均为粉壤土。土壤容重随草地恢复年限的增加而减小,总孔隙度、通气孔隙度、0.25mm水稳性团聚体含量和团聚体平均重量直径随草地恢复年限的增加而增加。0.25mm水稳性团聚体含量和团聚体平均重量直径在草地恢复30年后达到稳定状态。土壤容重变化范围为1.04~1.45g/cm~3,与农地相比,10年、20年、30年和40年草地土壤容重减小了4.2%、2.6%、2.2%和5.3%;毛管孔隙度减小了12.1%、32.4%、23.9%和29.5%;总孔隙度增加了1.2%、1.2%、3.8%和6.2%;通气孔隙度增加了9.9%、13.1%、16.7%和20.9%;0.25mm水稳性团聚体含量增加了49.4%、24.6%、80.2%和83.6%;团聚体平均重量直径增大了108.1%、63.1%、289.0%和271.2%。草原带样地土壤为粉壤土和壤土,土壤容重显著降低,总孔隙度、通气孔隙度、0.25mm水稳性团聚体含量和团聚体平均重量直径显著增大,毛管孔隙度随草地恢复的进行呈现出波动变化趋势。容重、0.25mm水稳性团聚体含量和团聚体平均重量直径在草地恢复30年后趋于稳定。草原带土壤容重变化范围为1.26~1.62g/cm~3,10年、20年、30年和40年草地土壤容重减小了3.4%、6.0%、6.1%和11.6%;总孔隙度增加了10.9%、13.2%、12.1%和24.9%;通气孔隙度增大了1.8%、3.1%、11.8%和24.5%,0.25mm水稳性团聚体含量增加了27.5%、48.8%、72.1%和63.7%,团聚体平均重量直径增大了107.3%、125.5%、155.5%和167.8%。(2)草地恢复过程显著改变了土壤水文物理特征。森林草原带土壤饱和含水率和田间持水量随恢复年限增加而增大,土壤持水性和比水容量均随草地恢复年限的增加表现出先减后增的变化特征。土壤田间持水量在草地恢复20年后达到稳定状态。草原带不同恢复年限草地的土壤饱和含水率和田间持水量随草地恢复年限的增加呈波动性变化。土壤持水性和比水容量呈现先增大后减小的变化特征,且在草地恢复的第10年达到峰值。10年、20年、30年和40年草地土壤饱和含水率分别较农地增加15.4%、22.5%、10.4%和30.5%,田间持水量变化了22.7%、18.3%、-4.7%和-0.6%。(3)草地恢复显著提高土壤的入渗能力。与农地相比,森林草原带10年、20年、30年和40年草地土壤饱和导水率分别增加109.9%、25.9%、148.1%和121.8%;草原带10年、20年、30年和40年草地分别增加83.6%、234.7%、35.1%和73.2%。森林草原带土壤饱和导水率和稳定入渗速率在草地恢复30年后达到稳定状态。Horton模型在森林森林草原带和草原带两个研究区对入渗过程的模拟效果均为最佳,森林草原带稳定入渗速率大小排序为:草地40年(2.089mm/min)草地10年(1.997mm/min)草地20年(1.786mm/min)草地30年(1.777mm/min)农地(1.729mm/min);草原带稳定入渗速率大小为:草地40年(1.542mm/min)草地30年(1.246mm/min)草地20年(1.181mm/min)农地(0.923mm/min)草地10年(0.740mm/min)。(4)构建饱和导水率传递函数。土壤总孔隙度、通气孔隙度、0.25 mm水稳性团聚体含量、粘粒含量和粉粒含量是影响土壤饱和导水率的主要因素。森林草原带土壤饱和导水率的传递函数可由通气孔隙度(AP)、0.25mm水稳性团聚体含量(WSA)、粉粒含量(Silt)推求:Ks_1=0.005 WSA+0.016 AP-0.015 Silt+0.544(R~2=0.534,P0.01);草原带土壤饱和导水率的传递函数可由总孔隙度(TP)、0.25mm水稳性团聚体含量(WSA)、粘粒含量(Clay)推求:Ks_2=0.005TP+0.004 WSA-0.011 Clay-0.022(R~2=0.439,P0.01)。(5)草地恢复显著提高土壤物理质量,且土壤的容重、通气孔隙度、0.25mm水稳性团聚体含量、田间持水量和土壤饱和导水率是响应黄土区草地恢复的关键土壤物理特性指标。与农地相比,森林草原带10年、20年、30年和40年草地土壤物理质量综合指数分别增加657.4%、928.1%、936.9%和957.4%;草原带10年、20年、30年和40年草地土壤物理质量综合指数分别较农地增加5139.2%、4613.5%、11004.5%和17438.6%。
【图文】：

样地,月降雨量,半干旱,季风气候

图 2-1 样地位置示意图Figure. 2-1 Location of the sample plot原带研究区位于陕北黄土高原丘陵区延河流域的坊塌小流域。陆性半干旱季风气候，多年平均降雨量和温度分别为 505.3平均水面蒸发量为 1486.7mm，干燥指数 K=1.48。该地区降，6~9 月降雨量占全年 71%。土壤类型以黄绵土为主。植被类水土流失治理的加强和土地利用结构调整，流域植被有较大恢以人工林为主体的植被景观。人工林以刺槐（Robinia pseudoacaopulus simonii）、柠条（Caragana Korshinskii）、沙棘（Hip）为主，草地主要为铁杆蒿（Artemisia gmelinii）、茭蒿（A长芒草（Stipa bungeana）、白羊草（Bothriochloa ischaemum）研究区位于陕北榆林市神木县西沟乡六道沟小流域，地处毛乌气候属于中温带大陆性半干旱季风气候，多年平均年降雨量和mm 和 8.9℃，多年平均水面蒸发量为 1336.6 毫米，干旱度指数 K年内分配不均匀，6~9 月降雨量占全年 77.4%。土壤类型以风

技术路线图,技术路线

基于此Dexter建立土壤物理质量综合指数SDexter(1 m)Dexter1S =-n( ) ( )1 ms r + +s 为土壤饱和含水率，%；r 为土壤残余含水率；析el、R和SPSS数据处理软件对数据进行分析与整理进行作图；利用ArcGIS10软件进行地理图像的处理线土区草地恢复对土壤物理性质的影响为主要研究内带选择适宜样地，采集土壤样品。其次分别分析草地壤质地、容重、三级孔隙度、水稳性团聚体含量）和征曲线、饱和导水率、田间持水量、入渗速率）的影带与草原带草地恢复对土壤物理性质的影响。最后，复的响应。
【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】：2019
【分类号】：S812.2

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