【摘要】：石羊河流域下游在我國(guó)的生態(tài)安全中占有十分重要的地位。近幾十年來(lái),由于人為及自然環(huán)境的變化,該區(qū)域大面積農(nóng)田退(棄)耕,形成植被性次生草地,它是草原向荒漠過(guò)渡的一類(lèi)十分脆弱的旱生化草原生態(tài)系統(tǒng)。這類(lèi)次生草地如果不及時(shí)保護(hù),長(zhǎng)時(shí)間大面積撂荒,就會(huì)風(fēng)蝕沙化,成為新的沙塵源,形成惡性循環(huán),使次生草地土壤生態(tài)系統(tǒng)再遭破環(huán),其結(jié)果加劇和導(dǎo)致石羊河中下游成為全國(guó)的沙塵源區(qū)和特級(jí)告急的生態(tài)危機(jī)區(qū),不利于石羊河流域綜合治理工程的實(shí)施。因此,如何保護(hù)石羊河流域中下游綠洲退耕區(qū)次生草地,促進(jìn)該地區(qū)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)、修復(fù)和改善是亟待解決的新課題。本研究以石羊河流域中下游的民勤綠洲不同年限(1 a、2 a、3 a、4 a、5 a、8a、15 a、24 a及31 a)退耕區(qū)次生草地為研究對(duì)象,運(yùn)用時(shí)空替代法,研究植被組成以及土壤的物理特性、化學(xué)特性、生物學(xué)特性和土壤酶活性在不同土層(0-10cm、10-20cm、20-30cm及30-40cm)及季節(jié)(春夏秋冬)的變化,研究各因子之間的關(guān)系,分析退耕區(qū)次生草地土壤系統(tǒng)演變規(guī)律及主要驅(qū)動(dòng)因素,探討該地區(qū)次生草地人工干預(yù)恢復(fù)技術(shù)對(duì)策,為退耕區(qū)次生草地的保護(hù)與利用提供了理論依據(jù)與科技支撐,獲得如下主要結(jié)果:(1)不同年限退耕區(qū)次生草地植被群落自然演變過(guò)程中,物種豐富度指數(shù)和多樣性指數(shù)呈先增大,后減小的變化趨勢(shì),均勻度則呈逐漸增大的變化規(guī)律。樣地共發(fā)現(xiàn)植物34種,其中草本植物28種、灌木植物6種,隸屬14科;表現(xiàn)出“多數(shù)種屬于少數(shù)科、少數(shù)種屬于多數(shù)科”的特點(diǎn),大部分植物種為單屬單科。植被演變過(guò)程可分為4個(gè)時(shí)期,即:一年生草本和多年生草本快速生長(zhǎng)期(退耕1~3a)、一年生草本向多年生草本演變期(退耕3~8a)、多年生草本向灌木演變期(退耕8~24a)和以灌木為主的植被穩(wěn)定期(退耕24~31a)。(2)不同年限退耕區(qū)次生草地土壤含水量隨土層深度增加表現(xiàn)出“先增后減”的變化規(guī)律。表層土壤(0~20 cm)含水量變化幅度較大,下層土壤(20~40 cm)含水量差別不明顯。細(xì)砂粒含量在50%以上,粘粒含量小于10%,土壤類(lèi)型為沙土。隨著次生草地自然恢復(fù)年限的延長(zhǎng),土壤粘粒逐漸減少,砂粒不斷增加,變化幅度最大的土層為0~10 cm。隨著退耕時(shí)間的延長(zhǎng),土壤孔隙度也出現(xiàn)了變化,但差異不明顯。(3)在退耕區(qū)次生草地土壤系統(tǒng)演變過(guò)程中,隨著植被恢復(fù)年限的延長(zhǎng),土壤中的大部分營(yíng)養(yǎng)元素(有效鉀、緩效鉀、銨態(tài)氮、有效磷、全氮、速效磷)與有機(jī)質(zhì)逐漸減小,而全鹽量與ph明顯增大,特別是鹽分在退耕初期(1~4a)含量較低,在退耕5年后含量明顯升高,表聚現(xiàn)象突出,說(shuō)明土地鹽漬化嚴(yán)重,土壤質(zhì)量有下降的趨勢(shì)。(4)土壤細(xì)菌、真菌及放線菌數(shù)量在退耕區(qū)次生草地自然恢復(fù)過(guò)程中表現(xiàn)為:細(xì)菌㧐放線菌真菌,細(xì)菌是優(yōu)勢(shì)菌群,隨土層加深與恢復(fù)年限的延長(zhǎng),微生物數(shù)量逐漸減小。隨著恢復(fù)年限的延長(zhǎng),土壤微生物生物量碳與生物量氮逐漸減小,而生物量磷呈增加趨勢(shì);隨土層加深,土壤微生物生物量碳、生物量氮及生物量磷逐漸減小,0~10cm微生物生物量在4層微生物總生物量中占有較大的比例,表現(xiàn)出明顯的表聚性。(5)退耕區(qū)次生草地土壤過(guò)氧化物酶、脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性均表現(xiàn)出隨土層加深而逐漸減小的趨勢(shì),且0~10cm酶活性在4層總酶活性中占有較大的比例。隨著退耕區(qū)次生草地恢復(fù)年限的延長(zhǎng),脲酶和過(guò)氧化氫酶活性逐漸減小,蔗糖酶和磷酸酶變化不明顯。(6)不同年限退耕區(qū)次生草地,土壤各相關(guān)因子都表現(xiàn)出季節(jié)動(dòng)態(tài)變化規(guī)律,雖然不同因子變化規(guī)律不同,但大體可以歸納為2類(lèi)。第一類(lèi):夏秋季較高,冬春季較低。如:土壤含水量、ph值、電導(dǎo)率、全氮、全磷、全鉀、有效磷、硝態(tài)氮、有機(jī)質(zhì)、mg2+、ca2+、微生物生物量碳、微生物生物量氮、微生物生物量磷、過(guò)氧化氫酶和磷酸酶活性等。第二類(lèi):春冬季在土壤中含量較高,夏秋季含量較低。如:土壤速效磷、有效鉀、速效鉀、緩效鉀、hco3-、cl-和so42-等。(7)canoco是國(guó)際上一種比較成熟而且應(yīng)用較為廣泛的專(zhuān)門(mén)做排序的軟件。排序作用就是將樣方或植物種排列在一定的空間,使得排序軸能夠反映一定的生態(tài)梯度,從而能夠解釋植被或植物種分布與環(huán)境因子之間的關(guān)系。通過(guò)典范對(duì)應(yīng)分析方法(cca)研究表明:土壤粘粒、含水量、ph值、全鉀、速效鉀、速效磷、硝態(tài)氮、cl-、有機(jī)質(zhì)、微生物生物量磷、脲酶、蔗糖酶等因素是退耕區(qū)次生草地土壤系統(tǒng)演變的主要驅(qū)動(dòng)因子。其次有效鉀、硝態(tài)氮、有效磷、鉀離子、氯離子、全鹽量、微生物生物量碳、微生物生物量氮、微生物數(shù)量、碳酸氫根離子、全氮及電導(dǎo)率等因子也與土壤系統(tǒng)演變有顯著的相關(guān)性。(8)聚類(lèi)分析表明:退耕區(qū)次生草地土壤系統(tǒng)演變過(guò)程中,5a、8a及15a左右分別是三個(gè)關(guān)鍵時(shí)期。在民勤退耕區(qū)次生草地保護(hù)過(guò)程中,從退耕第5a左右就要引起高度重視,進(jìn)行人工有效干預(yù),否則到第8 a左右就難以修復(fù),到第15 a以后,土壤質(zhì)量發(fā)生了質(zhì)的變化,進(jìn)一步加大了修復(fù)及保護(hù)難度,修復(fù)相當(dāng)困難。
【圖文】：

風(fēng)沙較大。地理景觀由荒漠戈壁、綠洲平原、境大多數(shù)區(qū)域被巴丹吉林和騰格里兩大沙漠中的流動(dòng)、圖 2-1 研究區(qū)位置示意圖Fig.2-1 Location of study area schematic plot

河和古浪河（圖 2－2）（李有林，2000），8 條支流經(jīng)涼州區(qū)匯集形成石羊河河流（馮繩武，1963）。目前，民勤綠洲地表水完全受人為控制，河水完全沿渠流動(dòng)，加之地下水資源過(guò)度開(kāi)采，區(qū)域地下水位持續(xù)下降，天然河岸植被不化，結(jié)構(gòu)與功能?chē)?yán)重受損，區(qū)域荒漠化加重，生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控能力幾近喪失，綠護(hù)體系退化，區(qū)域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性降低，人類(lèi)發(fā)展生存受到威脅。目前，石水系的大東河和西大河流入金昌市，，最后沒(méi)入其下游的昌寧盆地。另外 6 條支成六河水系，流經(jīng)其上游的涼州區(qū)和古浪縣注入紅崖山水庫(kù)，經(jīng)人工渠灌溉綠洲
【學(xué)位授予單位】：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：S812


本文編號(hào)：2563884