【摘要】：干旱半干旱區(qū)黃土高原地處我國中部,氣候干旱、降水稀少、地下水埋藏深,土壤水分成為植被生長的主要限制因素。自從退耕還林還草工程實施以來,土地利用方式發(fā)生巨大的變化。對黃土高原地區(qū)土壤水分以及土壤碳分布產生很大的影響。黃土高原地區(qū)土壤碳儲量對于全國乃至全球氣候變化和碳循環(huán)具有重要意義。不同的土地利用類型下,對于土壤水分分布和儲水狀況以及土壤有機碳分布及儲量有了大量的研究。但對于土壤水分和土壤碳的大多數研究主要位于0-5 m和0-3 m的土壤剖面之中,而對于土壤無機碳以及深層的土壤水分和土壤碳分布和儲量的研究較少。本文選取陜北米脂人工經濟林、神木退耕還林和榆林榆陽區(qū)防風固沙林具有代表性土地利用方式。研究不同土地利用方式下0~20 m剖面土壤水分和碳分布特征以及土壤耗水活躍層的深度進行了研究,分析陜北黃土丘陵區(qū)不同土地利用方式對深層土壤剖面水分和土壤碳分布和儲存特征的影響及生態(tài)環(huán)境效應。取得的主要研究結果如下:(1)在0~20 m土層,不同位點具有代表性土地利用方式均影響土壤含水量的垂直分布;在整個剖面中,人工經濟林土壤儲水量有顯著差異,大小分別為:矮化棗樹未矮化棗樹,儲水量相差587.9 mm;神木退耕還林和榆林榆陽區(qū)防風固沙林土壤剖面中土壤儲水量無較大差異,在整個剖面中土壤儲水量的大小分別為:退化人工草地檸條林,儲水量相差98.8 mm;荒草地樟子松,儲水量相差7.5 mm。可見,人工經濟林矮化棗樹與未矮化棗樹相比減少了土壤水分的消耗,矮化棗樹冠幅較小,降低了蒸騰作用,從而更加有利于土壤水分的可持續(xù)利用;人工檸條林和退化人工草地土壤水分含量無明顯差異;防風固沙林樟子松與荒草地整個剖面中的平均土壤含水量較低,土壤砂粒含量較高,土壤持水性差,土壤含水量隨深度的增加而增加,平均土壤含水量分別為3.4%和3.6%,且該地植物對深層土壤水分影響有限。綜上,土壤剖面中土壤水分除了受土壤質地的控制,不同土地利用模式由于植物根系不同對土壤水分也產生較大的影響。為此,選擇合適的植物對于土壤深層水的保護和持續(xù)利用非常重要。(2)在不同土地利用模式下,土壤剖面中pH和EC的分布范圍分別是8.14~9.78和46.3~763μS/cm,且各土壤剖面pH和EC無顯著性差異。土壤有機碳含量,矮化棗樹(2.00 g/kg)未矮化棗樹(1.54 g/kg)檸條林(0.97 g/kg)退化人工草地(0.81 g/kg)樟子松林(0.70 g/kg)荒草地(0.45 g/kg),且各剖面之間土壤有機碳存在顯著性差異(P0.05);土壤無機碳,矮化棗樹(11.66 g/kg)≥未矮化棗樹(11.59 g/kg)檸條林(9.62 g/kg)退化人工草地(8.07 g/kg)樟子松林(4.32 g/kg)荒草地(0.47 g/kg);人工經濟林和退耕還林(草)樣地所有土壤剖面之間土壤無機碳無顯著性差異。人工經濟林和退耕還林(草)剖面與防風固沙林地剖面土壤無機碳存在顯著性差異(P0.05);三個采樣區(qū)域之間土壤碳密度存在顯著性差異;矮化棗樹、未矮化棗樹、檸條林、退化人工草地、樟子松林和荒草地土壤剖面無機碳密度分別是有機碳密度的6.19、7.71、10.80、10.78、5.91和1.03倍。綜上可見,不同土地利用模式之間土壤碳儲量存在明顯差異,無機碳的含量遠高于有機碳。(3)在不同的土地利用方式下,土壤剖面氯離子含量存在一定的差異,是因為人為因素的干擾;而對于土壤耗水活躍層中氯離子剖面中的差異,部分歸因于植被耗水導致氯離子積累。不同的土地利用條件下土壤耗水活躍層也存在一定的差異,土壤耗水活躍層厚度具有明顯的差異,耗水活躍層厚度最大的土地利用方式為檸條林,活躍深度達到13.0 m。
[Abstract]:The arid and semi-arid area of the Loess Plateau is located in the middle of our country. The climate is arid, the precipitation is scarce, the groundwater is buried deep, and the soil moisture is the main limiting factor of the growth of the vegetation. The land-use method has changed greatly since the project has been implemented. The effect of soil water and soil carbon distribution on the Loess Plateau is greatly affected. The carbon storage of the soil in the Loess Plateau is of great significance to the national and even global climate change and the carbon cycle. The soil water distribution and water storage condition and soil organic carbon distribution and reserves have been studied in different land use types. However, most of the research on soil moisture and soil carbon is located in the soil profile of 0-5m and 0-3m, and the research on soil inorganic carbon and soil moisture and soil carbon distribution and reserves is less. This paper selects the representative land-use method of the anti-wind and fixed-sand-forest in the northern Shaanxi rice-fat man-made economic forest, the forest for returning to the forest and the Yuyang district of the Yulin. The soil moisture and carbon distribution and the depth of the active layer of soil water consumption were studied in different land use modes. The effects of different land use patterns on water and soil carbon distribution and storage characteristics of deep soil profiles and their ecological environment effects were analyzed. The main results obtained are as follows: (1) In the 0-20 m soil layer, the representative land use patterns of different sites affect the vertical distribution of soil water content; in the whole section, there is a significant difference in the soil storage capacity of the artificial economic forest, and the size is: the dwarf jujube is not dwarfed the jujube tree, The amount of water storage differs by 587.9 mm; there is no significant difference in the soil storage capacity in the soil profile of the anti-wind and fixed-sand forest in the forest of the Shenmu and the Yulin, and the size of the soil storage capacity in the whole section is: the degraded artificial grassland, the Caragana korshinskii and the water storage capacity of 98.8 mm; and the mongolian mongolica pine. The water storage volume is 7.5mm. It can be seen that the dwarfing date of the artificial economic forest is less than that of the undwarf jujube tree, the crown width of the dwarf jujube tree is small, the transpiration is reduced, and the sustainable utilization of the soil moisture is more beneficial; and the soil moisture content of the artificial Caragana korshinskii and the degraded artificial grassland is not obviously different; the average soil moisture content in the whole cross section of the sandalwood and the wild grass is lower, the content of the soil sand is higher, the water content of the soil is poor, the water content of the soil is increased with the increase of the depth, the water content of the average soil is 3.4% and 3.6%, respectively, And the effect of the plant on the deep soil moisture is limited. In general, the soil moisture in soil profile is controlled by soil texture, and different land use patterns have a great effect on soil moisture due to different root systems. To this end, it is very important to select suitable plants for the conservation and sustainable use of deep water in the soil. (2) The distribution of pH and EC in soil profile was 8.14-9.78 and 46.3-763.mu. S/ cm in different land-use modes, and there was no significant difference in pH and EC of each soil. The organic carbon content of the soil, the dwarf jujube (2.00 g/ kg), the non-dwarf jujube (1.54 g/ kg), the degraded artificial grassland (0.81 g/ kg) and the mongolian pine forest (0.81 g/ kg) were (0.81 g/ kg), and the soil organic carbon in each section was significantly different (P0.05); and the soil inorganic carbon, The non-dwarf jujube (11.66 g/ kg) of the dwarf jujube (11.59 g/ kg) had no significant difference in the inorganic carbon of the soil between all the soil profiles of the wild jujube (11.59 g/ kg), the artificial grassland (8.07 g/ kg) and the wild grass (0.47 g/ kg) in the degraded artificial grassland (8.07 g/ kg) in the wild jujube (11.59 g/ kg). There was a significant difference in the soil-inorganic carbon in the cross-section of the artificial economic forest and the forest for returning to forest (grass) and the ground-section of the anti-wind-fixing sand forest (P0.05); there was a significant difference in the carbon density of the soil between the three sampling regions; the dwarf jujube, the non-dwarf jujube, the Caragana korshinskii and the degraded artificial grassland, The inorganic carbon density of the soil profiles of the Pinus sylvestris var. mongolica and the wild grass is 6.19, 7.71, 10.80, 10.78, 5.91 and 1.03 times the organic carbon density, respectively. It can be seen that there is a significant difference in the carbon storage of the soil between different land use patterns, and the content of the inorganic carbon is much higher than that of the organic carbon. (3) There is a certain difference in the content of chloride ion in the soil profile in different land use modes, because of the disturbance of human factors, and the difference in the chloride ion profile in the active layer of the soil water consumption is partly due to the accumulation of chloride ions due to the water consumption of the vegetation. There are some differences in the active layer of soil water consumption under different land-use conditions, and the active layer thickness of the water-consuming active layer is different. The land-use method with the largest thickness of the water-consuming active layer is Caragana korshinskii and the active depth reaches 13.0 m.
【學位授予單位】：西北農林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S714

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本文編號：2462341