【摘要】：大氣氮沉降是目前全球變化研究最受關(guān)注的問題之一。氮沉降的日益加劇勢(shì)必會(huì)改變草地生態(tài)系統(tǒng)群落特征,進(jìn)而對(duì)其水土保持功能產(chǎn)生顯著影響。本文選取黃土高原丘陵溝壑區(qū)地帶性植物白羊草為研究對(duì)象,以人工種植模擬白羊草群落和連續(xù)3年氮添加實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),采用人工模擬降雨的試驗(yàn)方法,系統(tǒng)研究了土壤有效氮升高對(duì)草地群落地上特征、根系特征和土壤理化性質(zhì)的影響,以及上述因子之間的耦合作用對(duì)坡面產(chǎn)流、產(chǎn)沙過(guò)程的影響。取得了以下主要結(jié)論:(1)施氮量對(duì)白羊草花序數(shù)量和株高的影響存在閾值,2.5g N m-2yr-1施氮量下白羊草花序數(shù)量和株高最大。白羊草地上生物量和蓋度均隨施氮量的增加而增加。施氮量較高時(shí),根系只需要較小的吸收面積就可以滿足自身生長(zhǎng)需求,表現(xiàn)為根系總表面積、比表面積和根冠比隨施氮量的增加而降低,5g N m-2yr-1施氮量下白羊草根系生物量密度最大。(2)在白羊草生長(zhǎng)期(6~9月),有機(jī)質(zhì)含量在前期沒有顯著變化,而后顯著增加;隨白羊草的生長(zhǎng),銨態(tài)氮表現(xiàn)為增加趨勢(shì),硝態(tài)氮含量整體呈下降趨勢(shì),這也在一定程度上使得全氮含量無(wú)顯著變化;土壤全磷隨時(shí)間整體并無(wú)顯著差異,而速效磷隨時(shí)間總體表現(xiàn)為增加趨勢(shì)。對(duì)于不同土層深度,土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和銨態(tài)氮隨土層深度的增加而降低;土壤表層的硝態(tài)氮含量低于深層含量,相反,銨態(tài)氮不易淋溶進(jìn)入較深層土壤,使得其在表層土壤含量較高;隨土層深度的增加,速效磷也表現(xiàn)為增大趨勢(shì)。對(duì)于不同施氮處理,隨著施氮量的增加,土壤有機(jī)質(zhì)含量整體表現(xiàn)為先增后減,速效磷含量則整體呈遞減的趨勢(shì);此外白羊草坡面的銨態(tài)氮含量顯著降低;不同施氮處理間土壤中全氮、全磷及硝態(tài)氮均無(wú)顯著差異。(3)白羊草群落特征可顯著影響坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙過(guò)程。不同施氮處理下坡面初始產(chǎn)流時(shí)間與白羊草蓋度和降雨強(qiáng)度關(guān)系密切,隨著蓋度的增加和降雨強(qiáng)度的減小,坡面初始產(chǎn)流時(shí)間顯著延長(zhǎng)(77~195s)。60mm/h降雨強(qiáng)度下,各施氮處理白羊草累積產(chǎn)流量和產(chǎn)流速率均小于N0和CK處理;隨著降雨強(qiáng)度的增加,累積產(chǎn)流量和平均產(chǎn)流速率均有所增加,但不同處理間并無(wú)顯著差異。不同處理下累積產(chǎn)沙量、產(chǎn)沙速率和含沙量均隨降雨強(qiáng)度的增大而增大,且N5處理的累積產(chǎn)沙量、產(chǎn)沙速率和含沙量分別為5.8g,0.07g/min和0.05g/L,均小于其他處理。不同處理下累積產(chǎn)沙量均隨累積產(chǎn)流量的增大而增加,增幅由大到小依次為N0N2.5N10N5;累積產(chǎn)沙量隨植被蓋度和根系生物量密度的增加而減小,最終可表示為累積產(chǎn)流量、植被蓋度和根系生物量密度的冪函數(shù)(R2=0.85,p0.01)。(4)白羊草群落具有明顯的季節(jié)變化特征,進(jìn)而顯著影響坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙過(guò)程。在白羊草整個(gè)生長(zhǎng)期(6~9月),所有處理初始產(chǎn)流時(shí)間逐漸增加(50~190s),7~9月份累積產(chǎn)流量和產(chǎn)流速率無(wú)顯著差異,但均較6月份顯著減小;高施氮處理(N10和N5)累積產(chǎn)流量和產(chǎn)流速率整體大于低施氮處理(N2.5和N0);所有處理累積產(chǎn)沙量、產(chǎn)沙速率和含沙量均隨著白羊草生長(zhǎng)時(shí)間的增加呈減小趨勢(shì),且總體表現(xiàn)為N0處理最小,N2.5處理最大。所有處理累積產(chǎn)沙量隨累積產(chǎn)流量的增加呈冪函數(shù)增大,但各施氮處理增加幅度不盡相同,總體表現(xiàn)為N2.5增幅最大,較N0(最小)增加了24.4%~92.1%。不同施氮處理下白羊草坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙具有明顯的年際變化特征,白羊草生長(zhǎng)第3年累積產(chǎn)流量和穩(wěn)定產(chǎn)流速率較第2年增加了4.1%和8.2%,而累積產(chǎn)沙量和穩(wěn)定產(chǎn)沙速率則減小了75.0%和68.7%。(5)不同施氮量可顯著影響生物結(jié)皮發(fā)育,表現(xiàn)為高施氮水平可促進(jìn)藻類結(jié)皮發(fā)育,而在很大程度上抑制苔蘚結(jié)皮生長(zhǎng),不同類型生物結(jié)皮可進(jìn)一步對(duì)其水穩(wěn)性產(chǎn)生影響。生物結(jié)皮可顯著影響坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙過(guò)程,無(wú)結(jié)皮坡面的初始產(chǎn)流時(shí)間較有結(jié)皮時(shí)減小了27.4%~59.6%;累積產(chǎn)流量和產(chǎn)流速率沒有明顯差異,總體減小了4.3%;累積產(chǎn)沙量和平均產(chǎn)沙速率增加了97.2%,含沙量增加了87.3%。總體而言,累積產(chǎn)沙量與生物結(jié)皮厚度、植被蓋度和徑流速率關(guān)系密切,且隨生物結(jié)皮厚度和植被蓋度的增大呈冪函數(shù)減小。
【圖文】：

圖 2-1 試驗(yàn)土槽示意圖Fig. 2-1 Schematic diagram for soil bins標(biāo)測(cè)定及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 植物指標(biāo)花序數(shù)量：以單個(gè)花序?yàn)閱挝�，人工�?shù)出花序數(shù)量；株高：用卷尺直接測(cè)量小區(qū)內(nèi)所有植株高度，取其平均高度；蓋度：垂直照相法結(jié)合圖片分析軟件；地上生物量：在植物基部剪取地上部分，置于 65℃烘箱內(nèi)烘干并稱重。 地下根系圓柱鐵皮環(huán)（直徑 16cm）取 0～20cm 根系土樣，水洗法收集土樣中根系取部分植物根系樣平鋪于透明膠片上掃描（EPSON PERFECTION 4490PHOnRHIZO 軟件分析掃描圖像，，計(jì)算根長(zhǎng)、根表面積、根體積等根系形態(tài)特征系烘干（65℃）稱重，得到根系生物量密度。 土壤樣品次施氮前，在不需降雨的同等施氮處理土槽中，用直徑為 2.5cm 的小根鉆

第三章 不同施氮水平下白羊草種群特征 第三章 不同施氮水平下白羊草個(gè)體生長(zhǎng)特征氮沉降通過(guò)影響土壤養(yǎng)分含量進(jìn)而影響白羊草個(gè)體生長(zhǎng)特征。白羊草是原區(qū)的地帶性植被，該區(qū)土壤有效氮含量較低，是研究土壤有效氮升高代表性區(qū)域。尤其是該區(qū)實(shí)施大規(guī)模退耕還林（草）工程后，植被狀況化，然而有關(guān)氮沉降對(duì)植被恢復(fù)的影響相對(duì)滯后。鑒于此，本章以黃土地帶性植被白羊草群落為研究對(duì)象，通過(guò)不同梯度的氮添加模擬氮沉降氮升高對(duì)白羊草生長(zhǎng)特征的影響。對(duì)白羊草地上特征的影響序數(shù)量
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S157.1;S543.9

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2567192