【摘要】：黃土高原溝壑區(qū)既受水土流失威脅,又擔(dān)負(fù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)民致富的重任,優(yōu)化當(dāng)?shù)赝恋乩梅绞?增強(qiáng)土壤導(dǎo)水、儲(chǔ)水能力的實(shí)踐是實(shí)現(xiàn)減災(zāi)興利的必然選擇。自1999年國(guó)家實(shí)施退耕還林還草的土地利用調(diào)整工程以來(lái),在植被恢復(fù)的同時(shí)產(chǎn)生了土壤干化現(xiàn)象,如何保護(hù)區(qū)域水循環(huán)和水安全成為這次土地利用調(diào)整的關(guān)鍵所在。本研究選擇代表黃土高原溝壑區(qū)的長(zhǎng)武縣王東溝村為對(duì)象,于2015-2016年對(duì)比研究了6種主要土地利用方式下的土壤水力學(xué)性質(zhì)變化及其內(nèi)在機(jī)制。研究選取草地、灌草地、蘋果園、廢棄蘋果園、小麥地和玉米地為研究對(duì)象,采用野外與室內(nèi)相結(jié)合的方法,對(duì)6種土地利用類型下的土壤基本物理性質(zhì)、導(dǎo)水性能、土壤團(tuán)聚體與土壤孔隙結(jié)構(gòu)、土壤根系特征等做了系統(tǒng)研究,深入分析了土壤水力學(xué)變化主要影響因素和主導(dǎo)因子,明確了農(nóng)地轉(zhuǎn)化為非農(nóng)用地有利于土壤有機(jī)碳積累,以及土壤團(tuán)聚體和根系等的發(fā)育,進(jìn)而促進(jìn)了大孔隙在導(dǎo)水中的重要貢獻(xiàn)。研究結(jié)果可用于評(píng)估土地利用和覆蓋變化對(duì)土壤地下水補(bǔ)給能力的影響,有助于深入了解區(qū)域水文響應(yīng)機(jī)制,從而為國(guó)家生態(tài)建設(shè)提供可靠的依據(jù)。主要結(jié)論包括:草地和灌木林地相比其它幾種土地利用方式更有利于土壤有機(jī)質(zhì)的保存:草地0-20 cm土壤的有機(jī)質(zhì)含量最高,為17.96±0.89 g·kg-1,玉米地40-60cm土壤的有機(jī)質(zhì)含量最低。耕地向草地或其它合理土地利用方式轉(zhuǎn)化,是有利于土壤有機(jī)質(zhì)和土壤性質(zhì)的理想方式。蘋果園土壤的電導(dǎo)率最高,其它依次為廢棄蘋果園、草地、玉米地、小麥地、灌叢草地,反映了農(nóng)業(yè)投入的差異。土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性是控制水土流失、提高土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)。灌叢草地和草地0-20 cm土壤的水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量較高,分別為65%和61%。小麥地土壤的干濕篩團(tuán)聚體含量分別為56%和42%,玉米地分別為50%和49%,廢棄蘋果園分別為73%和50%,蘋果園分別為55%和50%。草地土壤團(tuán)聚體的平均質(zhì)量直徑和幾何平均直徑均高于其它幾種土地利用方式。土壤團(tuán)聚體的形成及其穩(wěn)定性與土壤有機(jī)碳含量、根系生物量呈正相關(guān)關(guān)系。此外,平均重量直徑、幾何平均直徑、根系生物量和土壤有機(jī)碳含量的相關(guān)系數(shù)也非常顯著,說(shuō)明土壤有機(jī)碳含量的提高和大團(tuán)聚體的形成密切相關(guān)。因此,退耕還林地還草可以改善侵蝕風(fēng)險(xiǎn)較高地區(qū)(黃土高原)土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量。土壤導(dǎo)水率的研究結(jié)果表明,草地土壤的入滲速率較快,不同負(fù)壓水頭下(0 cm,-1cm,-3 cm,-6 cm和-12 cm),入滲速率分別為10.58±0.02 cm min~(-1),8.86±0.04 cm min~(-1),5.39±0.06 cm min~(-1),3.76±0.01 cm min~(-1),1.36±0.03 cm min~(-1);灌草地土壤入滲速率相對(duì)較慢,分別為9.03±0.01 cm min-1,7.59±0.03 cm min-1,4.11±0.01 cm min-1,3.24±0.03 cm min~(-1),0.66±0.01 cm min~(-1)。蘋果園土壤入滲速率最小,分別為6.02±0.04 cm min~(-1),5.17±0.01 cm min~(-1),3.76±0.02 cm min~(-1),1.50±0.03 cm min~(-1),0.59±0.02 cm min~(-1)。小麥地的入滲速率較玉米地快,不同負(fù)壓下的入滲速率分別為8.08±0.05 cm min~(-1),6.20±0.06cm min~(-1),3.01±0.01 cm min~(-1),1.64±0.02 cm min~(-1),0.85±0.01 cm min~(-1)和7.64±0.02 cm min~(-1),7.59±0.05 cm min~(-1),4.67±0.01 cm min~(-1),2.21±0.03 cm min~(-1),1.27±0.02 cm min~(-1)。總體來(lái)看,土壤入滲速率由快到慢依次為草地、灌草地、廢棄蘋果園、小麥地、玉米地、蘋果園。土壤大孔隙數(shù)量特征與土地利用類型密切相關(guān),草地和灌草地土壤1 mm孔隙較其它幾種土地利用方式多,分別為88個(gè)·m~(-2)和69個(gè)·m~(-2),小麥地和玉米地分別為21個(gè)·m~(-2)和67個(gè)·m~(-2),孔隙數(shù)量由多到少依次為:草地、灌草地、玉米地、廢棄蘋果園、蘋果園、小麥地。草地土壤的大孔隙度最大,蘋果園土壤的大孔隙度最小。土壤水分特征曲線的研究結(jié)果表明草地土壤的飽和含水率最高為44.89%,玉米地土壤的飽和含水率最低為38.31%。草地土壤的田間持水量最高為28.93%,玉米地土壤的田間持水量最低為18.31%。土壤飽和含水率由高到低依次為草地、廢棄蘋果園、灌草地、蘋果園、小麥地、玉米地。另外,0-10 cm土層的最大含水量由高到低分別為草地、廢棄蘋果園、蘋果園、灌草地、小麥地、玉米地。根系特征參數(shù)分析結(jié)果表明,草地的根系生物量最大,為95.75±1.16 g m~(-2),小麥地的根系生物量(51.46±1.27 g m~(-2))大于玉米地(46.66±0.52 g m~(-2)),蘋果園的根系生物量最小為10.81±0.18 g m~(-2)。草地表層0-20 cm土壤根系特征參數(shù)相對(duì)優(yōu)良,根長(zhǎng)密度、根表面積密度、根平均直徑分別為26.72±0.63cm cm~(-2),5.95±0.32 cm~2 cm~(-2),和0.77±0.04 mm,蘋果園土壤根系特征參數(shù)相對(duì)較差,分別為2.53±0.13cm cm~(-2),1.86±0.08 cm~(2 )cm~(-2),and 1.40±0.07 mm。研究表明,黃土高原溝壑區(qū)植被恢復(fù)可改善土壤的物理性質(zhì)、根系特征和水力傳導(dǎo)力,引起這種改善的內(nèi)部動(dòng)力是土壤有機(jī)質(zhì)積累和土壤根系的作用,兩者共同發(fā)育了土壤中的大團(tuán)聚體和大孔隙,進(jìn)而促進(jìn)了土壤導(dǎo)水能力提高。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S152.7

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 方華榮;我國(guó)現(xiàn)有土地利用現(xiàn)狀[J];水土保持科技情報(bào);2000年03期

2 歐建華;土地利用和合理利用土地[J];石河子科技;2001年01期

3 ;土地利用/覆蓋變化動(dòng)力學(xué)國(guó)際會(huì)議將在北京召開[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào);2001年03期

4 張長(zhǎng)義,蔡博文;臺(tái)灣土地利用變遷及其永續(xù)發(fā)展之研究[J];地球信息科學(xué);2002年01期

5 何英彬,陳佑啟;土地利用/覆蓋變化研究綜述[J];中國(guó)農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃;2004年02期

6 武廣平;李永平;;都市地區(qū)土地利用的特點(diǎn)分析[J];北京農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào);2006年S1期

7 鄧聰;涂建軍;王德惠;朱玉麗;;2003-2008年香港土地利用/覆蓋變化監(jiān)測(cè)與分析[J];西南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年01期

8 李揚(yáng);;國(guó)內(nèi)外土地利用變化研究概述[J];安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)(上半月刊);2010年09期

9 清水康弘;楊書潤(rùn);;英國(guó)的土地利用對(duì)策[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展;1988年04期

10 路小倉(cāng)，鄭潤(rùn)梅，郭英基;論城郊土地利用面臨的問(wèn)題與對(duì)策──以山西省為例[J];中國(guó)土地科學(xué);1995年04期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 謝俊奇;;序言[A];新觀點(diǎn)新學(xué)說(shuō)學(xué)術(shù)沙龍文集18：土地生態(tài)學(xué)——生態(tài)文明的機(jī)遇與挑戰(zhàn)[C];2008年

2 李琪;王秋兵;劉揚(yáng);王洪祿;;中國(guó)土地利用中的農(nóng)耕文化因素影響機(jī)制分析[A];2009年中國(guó)土地學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

3 王佳;;有關(guān)土地利用倫理問(wèn)題的理性思考[A];創(chuàng)新發(fā)展——河南省第五屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文選集[C];2009年

4 于術(shù)桐;黃賢金;程緒水;姜永生;田忠志;;流域土地利用變化的水質(zhì)響應(yīng)研究進(jìn)展[A];中國(guó)地理學(xué)會(huì)百年慶典學(xué)術(shù)論文摘要集[C];2009年

5 胡波;;土地利用現(xiàn)狀掛圖編制[A];全國(guó)測(cè)繪科技信息網(wǎng)中南分網(wǎng)第二十四次學(xué)術(shù)信息交流會(huì)論文集[C];2010年

6 唐秀美;陳百明;路慶斌;宋偉;;北京市土地利用生態(tài)分類方法初探[A];經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變與自主創(chuàng)新——第十二屆中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)年會(huì)（第四卷）[C];2010年

7 龍花樓;;土地利用/覆被變化研究的新視角——土地利用轉(zhuǎn)型[A];土地覆被變化及其環(huán)境效應(yīng)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2002年

8 董建美;;從內(nèi)外兩個(gè)途徑來(lái)保護(hù)耕地[A];2004年中國(guó)科協(xié)年會(huì)3分會(huì)場(chǎng)論文摘要集[C];2004年

9 武廣平;李永平;;都市地區(qū)土地利用的特點(diǎn)分析[A];社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)高層論壇專輯[C];2006年

10 王亞男;馬春華;;天津市土地利用與交通關(guān)系初探[A];2008年中國(guó)土地學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2008年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 王華麗;土地利用需合理[N];新農(nóng)村商報(bào);2014年

2 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)土地管理學(xué)院 張穎 王群 王萬(wàn)茂;樹立土地利用立體觀[N];中國(guó)國(guó)土資源報(bào);2008年

3 浙江大學(xué)公共管理學(xué)院教師、博士 楊遴杰;強(qiáng)化土地調(diào)控 統(tǒng)籌土地利用[N];中國(guó)國(guó)土資源報(bào);2008年

4 記者 丁洪美;土地利用每年造成10億噸碳排放[N];中國(guó)綠色時(shí)報(bào);2009年

5 周永恒;土地利用總規(guī)通過(guò)市級(jí)評(píng)審[N];六盤水日?qǐng)?bào);2011年

6 記者 陳巖　通訊員 胡志喜;土地利用績(jī)效有了統(tǒng)一評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)[N];湖北日?qǐng)?bào);2011年

7 本報(bào)駐江蘇記者站記者 楊應(yīng)奇;警惕土地利用中的“闖黃燈”現(xiàn)象[N];中國(guó)國(guó)土資源報(bào);2013年

8 本報(bào)記者 馮培麗　通訊員 賀楚華 臧翊 鄧凡;打破土地利用“先違法后治理”怪圈[N];中國(guó)國(guó)土資源報(bào);2013年

9 記者 陳詩(shī)圓;提升土地利用和管理水平 為經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)發(fā)展提供保障[N];欽州日?qǐng)?bào);2013年

10 首席記者 楊應(yīng)奇　通訊員 薛建;土地利用的“3D”時(shí)代[N];中國(guó)國(guó)土資源報(bào);2013年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 Kalhoro Shahmir Ali;黃土高原溝壑區(qū)不同土地利用下的土壤水力學(xué)性質(zhì)變化研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2017年

2 汪洋;博斯騰湖流域土地利用變化與經(jīng)濟(jì)重心遷移分析[D];新疆大學(xué);2015年

3 陳學(xué)淵;基于CLUE-S模型的土地利用/覆被景觀評(píng)價(jià)研究[D];中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2015年

4 胡文敏;環(huán)洞庭湖區(qū)土地利用變化及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)[D];湖南農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

5 張?jiān)迄i;基于主體的常州市新北區(qū)土地利用情景模擬研究[D];南京大學(xué);2010年

6 黃旭東;南水北調(diào)中線水源區(qū)堵河流域產(chǎn)流產(chǎn)沙對(duì)土地利用變化的響應(yīng)[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

7 邊紅楓;流域土地利用變化對(duì)保護(hù)區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)影響及格局優(yōu)化研究[D];東北師范大學(xué);2016年

8 Laari Prosper Basommi;加納西北部礦區(qū)土地利用和覆蓋變化以及對(duì)水質(zhì)和健康的影響研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué);2016年

9 王亮;鹽城海岸帶土地利用及其生態(tài)安全評(píng)價(jià)與優(yōu)化研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2016年

10 張瑜;新疆不同尺度土地利用／覆蓋變化與驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 陳旭;土地利用規(guī)劃環(huán)境影響評(píng)價(jià)及其應(yīng)用研究[D];同濟(jì)大學(xué);2006年

2 宋顏顏;城鎮(zhèn)化進(jìn)程中土地利用變化的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)分析[D];山西農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

3 古亞娟;晉中市土地利用變化分析[D];山西農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

4 楊豐;基于CLUE-S模型的岔口小流域土地利用變化模擬研究[D];山西農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

5 庹玉蓮;快速城鎮(zhèn)化區(qū)域土地利用總體規(guī)劃實(shí)施評(píng)價(jià)研究[D];西南大學(xué);2015年

6 劉琳;天津市土地利用景觀格局梯度分析及區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[D];天津理工大學(xué);2015年

7 蔣狄微;寧波市土地利用/覆被時(shí)空變化分析和預(yù)測(cè)研究[D];浙江大學(xué);2015年

8 江淑芳;朝鮮土地利用/覆蓋變化及NPP遙感估算研究[D];延邊大學(xué);2015年

9 李帥;寧夏黃河流域氣候與土地利用變化及其對(duì)徑流影響研究[D];西南大學(xué);2015年

10 李儲(chǔ)強(qiáng);海寧市土地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與城鎮(zhèn)化的耦合關(guān)系研究[D];浙江大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2773142