【摘要】：土地退化是造成干旱半干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化的主要原因之一,植被恢復(fù)能夠有效地改善退化沙地的土壤質(zhì)量。探討干旱半干旱退化沙區(qū)植被恢復(fù)措施下土壤水分和碳的變化規(guī)律及其影響因素有助于進(jìn)一步揭示荒漠土壤演變過程,對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境建設(shè)及可持續(xù)管理具有重要意義。本文選取毛烏素沙地東南緣人工植被恢復(fù)區(qū)的喬木林、灌木林、草地和流沙地為研究樣地,通過野外調(diào)查和室內(nèi)分析相結(jié)合,研究了0-500 cm剖面土壤水分、有機(jī)碳和無(wú)機(jī)碳的分布特征及影響因素。主要研究結(jié)果如下:(1)植被類型和恢復(fù)年限均對(duì)土壤水分有顯著影響,根系分布對(duì)其影響較為顯著,土壤質(zhì)地對(duì)其有一定影響。喬木和灌木樣地總儲(chǔ)水量分別比流沙地高16.62 mm和26.36mm,但草地總儲(chǔ)水量比流沙地少52.65 mm�；謴�(fù)56年的喬木、灌木和恢復(fù)21年的灌木樣地總儲(chǔ)水量分別比流沙地高99.84 mm、47.44 mm和103.42 mm�；謴�(fù)21年的喬木和恢復(fù)36年的灌木樣的根長(zhǎng)密度與土壤含水量呈顯著負(fù)相關(guān)(P0.05),恢復(fù)56年的灌木、草地和恢復(fù)21年的灌木樣地的根長(zhǎng)密度與含水量呈極顯著負(fù)相關(guān)(P0.01)。草地土壤含水量與粉粒和沙粒含量呈顯著負(fù)相關(guān)(P0.05),其他樣地含水量與質(zhì)地?zé)o顯著相關(guān)性。(2)土壤無(wú)機(jī)碳(SIC)為毛烏素沙地土壤碳庫(kù)的主要存在形式,土壤無(wú)機(jī)碳密度(SICD)是有機(jī)碳密度(SOCD)的7.51倍。土壤有機(jī)碳(SOC)和SIC含量均隨著恢復(fù)年限的增加而增加,其中喬木樣地SOC、灌木樣地SIC的累積效果最佳。土壤含水量、pH和砂粒含量與SOC呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,電導(dǎo)率、粉粒和黏粒與其呈正相關(guān)關(guān)系,而上述各因子均與SIC相關(guān)性不顯著。(3)植被恢復(fù)年限對(duì)土壤顆粒組成和不同粒級(jí)土壤碳含量具有重要影響。隨著樟子松林齡的增加,土壤顆粒呈逐漸細(xì)化趨勢(shì),且表層(0-5 cm)細(xì)顆粒含量高于下層(5-30cm)。樟子松造林后SOC和SIC含量均顯著增加,最高值分別是流沙地的4.90倍和4.32倍;恢復(fù)年限對(duì)SOC含量和SOCD的影響大于SIC含量和SICD。各粒級(jí)SOC、SIC含量均在栽植56年樣地增幅最大,且均在細(xì)砂粒組分中增幅最大。團(tuán)聚體和粉黏粒有機(jī)碳含量與土壤總有機(jī)碳含量之間存在顯著的線性相關(guān)關(guān)系(P0.01),粗砂粒和粉黏粒有機(jī)碳對(duì)總有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率和粉黏粒無(wú)機(jī)碳對(duì)總無(wú)機(jī)碳的貢獻(xiàn)率較為顯著(P0.05)。(4)植被恢復(fù)類型對(duì)土壤顆粒組成和不同粒級(jí)土壤碳含量具有重要影響。不同類型植被恢復(fù)均會(huì)降低土壤粗顆粒(細(xì)砂粒、粗砂粒)含量,其中草地細(xì)砂粒含量降幅最大,灌木樣地粗砂粒含量降幅最大。還會(huì)增加團(tuán)聚體和粉黏粒含量。其中草地團(tuán)聚體含量增幅最大,喬木樣地粉黏粒增幅最大。各土層均在粉粘粒組分中差異顯著。植被恢復(fù)后SOC和SIC含量均顯著增加,其中均在喬木林地值最高,分別達(dá)到流沙地的3.96倍和2.08倍;植被恢復(fù)對(duì)SOCD的影響較SICD更為明顯;喬木有利于粗砂粒和細(xì)砂粒SOC的恢復(fù),灌木更有利于粉黏粒和團(tuán)聚體SOC的恢復(fù);各粒級(jí)SOC含量均在細(xì)砂粒中增幅最為明顯,SIC含量在粉黏粒中增幅最為明顯;粉黏粒SOC對(duì)總有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率較為顯著。綜上分析,從提高土壤水分狀況和增加固碳的角度出發(fā),毛烏素沙地植被恢復(fù)應(yīng)以喬木和灌木為主。以上結(jié)論可以為半干旱區(qū)退化沙地的植被恢復(fù)建設(shè)提供理論依據(jù)。
【圖文】：

圖 2-1 研究區(qū)地理位置Fig. 2-1 Location of the study area.2.2.2 研究方法2.2.2.1 樣地選取于研究區(qū)內(nèi)選取地形、地勢(shì)基本一致的喬木林（樟子松 Pinus sylvestris vamongolica）、灌木林（檸條錦雞兒 Caragana korshinskii）、草地（野艾蒿 Artemislavandulaefolia DC.）和流沙地作為研究樣地，其中每種植被包括三個(gè)恢復(fù)年限（恢復(fù)56 年、恢復(fù) 36 年、恢復(fù) 21 年），流沙地為對(duì)照，共十個(gè)樣地。為減小采樣點(diǎn)之間的氣候條件和土壤基本性質(zhì)的差異，所有采樣點(diǎn)均位于紅石峽沙漠植物園或附近。2.2.2.2 樣品采集土壤樣品采集分別于 2016 年 9 月上旬、2017 年 4 月下旬和 2017 年 9 月上旬進(jìn)行。每次均選擇具有代表性的樣點(diǎn)（喬木和灌木樣地，，選取四株植物的對(duì)角線交叉點(diǎn)，草地內(nèi)隨機(jī)選取 1×1m 樣方對(duì)角線交叉點(diǎn)）進(jìn)行取樣，數(shù)據(jù)分析取三次的平均值。為了降低空間變異誤差，不同植被類型之間采樣點(diǎn)距離不超過 500 m。在所選樣地內(nèi)用直徑
【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】：2019
【分類號(hào)】：S153.6

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本文編號(hào)：2709820