水蚀风蚀交错区退耕坡面多重修复模式下不同演替阶段土壤水文特征及抗蚀性

发布时间：2020-11-15 21:32

　　 水蚀风蚀交错区生态问题突出,其水土流失问题一直受到国家的高度重视,土壤水文特性及抗蚀性研究对分析该区不同植被修复模式成效起重要作用。本研究以位于水蚀风蚀交错区的神木市六道沟小流域为研究区,选择退耕坡面自然恢复群落(退耕5a、15 a、25 a和50 a的天然草地以及由紫花苜蓿人工草地退化而来的退耕25 a和40 a的次生天然草地)与人工群落(紫花苜蓿人工草地、柠条人工灌木林地和油松人工乔木林地)为实验组,以耕地作为对照,在野外调查与采样的基础上,通过室内测定土壤水分和团聚体等指标,研究了不同修复模式下土壤水分分布特征及土壤结构,并结合土壤静水崩解试验,综合分析土壤抗蚀性,以期为水蚀风蚀交错区水土流失防治与生态环境有效建设提供科学依据。主要研究结果如下:(1)耕地退耕后自然撂荒、种植紫花苜蓿、柠条以及油松在退耕25 a期间均能改良土壤孔隙状况以及持水能力,坡面土壤的渗透能力以及植被涵养水源的功能都有一定的增强,其中种植紫花苜蓿和油松改良效果最好。但是由于土壤容重随着退耕年限持续增加,最终会抑制天然草地和次生天然草地的土壤孔隙度和持水量的增长。自然撂荒演替过程中以及紫花苜蓿、柠条植被生长过程中都会使土壤干层不断发育,其中种植紫花苜蓿和柠条对深层土壤水分严重消耗,干层极其深厚,但是随着紫花苜蓿的退化,土壤干层会由上到下逐渐消退,土壤水分逐渐增加;油松涵养水源功能较强,土壤深层水分得到补充,退耕25 a后土壤无干层现象,有利于土壤水分恢复。(2)自然撂荒初期由于地表裸露导致土壤粘粒含量有一定降低,但随着群落的演替,粘粒含量逐渐增加,土壤团聚体不断聚合,机械与水稳定性逐年增强;种植紫花苜蓿可以增加土壤粘粒含量,增强土壤机械稳定性,但土壤水稳定性和抗水蚀能力有一定削弱;随着紫花苜蓿退化后的次生演替过程,由于植被和枯落物盖度降低,导致雨水的溅蚀和径流的冲刷作用增强,使得土壤粘粒含量会有一定减少,但是土壤水稳性团聚体结构会不断改良,水稳性和抗水蚀能力逐渐增强;种植柠条和油松均可增强土壤机械稳定性,增强0-10 cm土层土壤水稳定性和抗水蚀能力,但会对10-20 cm土层会有一定减弱;油松地粘粒含量较高,这与枯枝落叶层有关,有益于对土壤粘粒的保存。(3)植被恢复过程中土壤抗崩解能力逐渐增加,其中自然撂荒和种植紫花苜蓿在退耕25 a后趋于稳定,退耕25 a的四种植被恢复模式相比较,油松地的抗崩解能力最弱,其余三种基本相同,这是由于土壤抗崩解能力在水稳性团聚体结构较好的前提下,其增强要依靠草本植被根系缠绕对土体的加固。综合抗蚀能力是选取了基于本研究中有价值的土壤抗蚀指标,通过主成分分析方法综合计算而得出的,各样地综合抗蚀能力由强到弱依次为SNG_2NG_4SNG_1ATNG_3ASAGNG_2NG_1CK,同一年限次生天然草地的综合抗蚀能力优于天然草地,这与紫花苜蓿地优良的养分条件有关。(4)根据本研究结果,建议水蚀风蚀交错区采用人工种植紫花苜蓿并使其自然恢复为次生天然草地或者人工种植油松这两种植被恢复模式,对土壤水分恢复、土壤结构的改善以及抗蚀性的增强的效果最好。
【学位单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S812.2;S714.7
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本文编号：2885230