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《西北农林科技大学》 2014年
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黄土高原人工纯林枯落物分解和养分循环对土壤极化的影响

米彩红  
【摘要】:土壤极化(由于人工纯林树种生物生态学特性的单一性、对物质吸收利用的选择性和对环境效应的特殊性,在其长期经营过程中,土壤性质往往呈现偏离原平衡态并朝正向或负向极端化发展的趋势)是导致人工纯林连栽障碍的一个重要原因。然而,土壤性质极化只是人工纯林长期生长所导致的土壤性质变化结果,为了从实践中对土壤极化进行有效的调控,防止土壤负向或破坏性极化的发生,就必须对林地土壤极化的成因和风险进行研究。为此,本研究选择黄土高原典型人工乔灌纯林为研究对象,通过枯落物混土分解培养试验和林地养分循环测算,研究林木生长过程中枯落物分解的单一性和养分循环利用的选择性对土壤产生的特殊环境效应,进而分析其所导致的土壤极化风险,以探明引起人工纯林土壤性质极化的原因,旨在为防治森林土壤退化和连栽障碍提供有价值的科学理论依据。 调查研究中以黄土高原(由北向南包括荒漠风沙区、黄土丘陵区和黄土残塬沟壑区)典型乔木树种(包括油松、侧柏、落叶松、樟子松、小叶杨、辽东栎、刺槐、白桦、旱柳等)和灌木树种(包括沙棘、柠条、紫穗槐)人工纯林为研究对象,采集林地腐殖质层土壤和枯落物(当年枯落叶及细根),分别设“土壤+枯落叶”、“土壤+根系”、“土壤+枯落叶+根系”和土壤不与任何枯落物混合(对照)4种处理方式,进行室内混合培养试验。在培养结束后,计算不同枯落物混土培养后土壤性质较对照的变化,据此分析不同树种枯落叶和根系分解对土壤生物学性质和化学性质极化影响。同时,利用主成分分析法针对不同树种枯落叶和根系分解对土壤极化影响进行综合判断。研究中对人工纯林林木生物量、年生产力和养分循环平衡特征进行分析,通过养分循环测算,利用土壤养分年亏损率来表征养分循环对土壤养分性质极化的影响,探讨由于养分循环引起的土壤养分性质极化风险。并在以上基础上,尝试提出了基于养分循环的人工纯林土壤养分极化动态理论模型。具体结论如下: (1)陕北风沙区3种典型人工阔叶纯林枯落叶和根系单独分解引起的土壤性质极化顺序依次为:旱柳枯落叶(2.260,土壤性质较对照提高率的主成分分析F值,下同)>旱柳根系(0.519)>刺槐枯落叶(0.489)>刺槐根系(-0.213)>小叶杨枯落叶(-0.943)>小叶杨根系(-2.112)。说明旱柳枯落物分解较其他2种树木更有益于土壤性质的改善,小叶杨枯落物分解会导致土壤性质恶化。在小叶杨和旱柳林地,枯落叶和根系同时与土壤混合分解较二者单独分解对土壤性质的影响总体表现为促进作用;在刺槐林地,表现为抑制作用。经过养分循环测算,与旱柳和刺槐纯林相比,小叶杨纯林土壤有效养分和全量养分年亏损率都较大,说明小叶杨纯林土壤养分性质更容易发生负向极化。2种典型人工针叶纯林枯落叶和根系单独分解引起的土壤性质极化顺序为:油松根系(1.702)>油松枯落叶(0.252)>樟子松根系(-0.834)>樟子松枯落叶(-1.120)。从枯落物分解对土壤性质改善程度分析,油松比樟子松更适合长期栽种。同时,樟子松纯林养分年亏损率大于油松纯林,土壤养分发生负向极化可能性更大。3种典型人工灌木纯林落叶和根系单独分解引起的土壤性质极化顺序为:紫穗槐枯落叶(2.985)>紫穗槐根系(0.710)>柠条枯落叶(0.010)>柠条根系(-0.664)>沙棘枯落叶(-0.913)>沙棘根系(-2.066)。说明紫穗槐枯落物分解较其他2种灌木林更有益于土壤性质的改善,而沙棘枯落物分解导致土壤性质向负向极化方向发展。在紫穗槐和柠条林地,枯落叶和根系的混合分解较二者单独分解对土壤性质的影响总体表现为相互促进作用;在沙棘林地,总体表现为相互抑制作用。3种灌木纯林中,紫穗槐纯林土壤中N和P亏损率较大,较易向负向极化发展;沙棘纯林土壤K较易出现亏损,向负向极化发展。 (2)黄土丘陵区3种典型人工阔叶纯林枯落叶和根系单独分解引起的土壤性质极化顺序如下:刺槐根系(1.815)>辽东栎根系(0.302)>刺槐枯落叶(0.248)>小叶杨枯落叶(-0.213)>辽东栎枯落叶(-0.809)>小叶杨根系(-1.346)。在小叶杨林地土壤中,枯落叶和根系的混合分解较二者单独分解对土壤性质的影响总体表现为相互促进作用;在刺槐和辽东栎林地,总体表现为相互抑制作用。从养分循环角度分析,小叶杨纯林在3种阔叶纯林中土壤有效养分和全量养分年亏损率都最大,发生土壤性质负向极化的风险最大。3种典型人工针叶纯林枯落叶、根系单独分解对土壤性质极化影响大小顺序依次为:油松枯落叶(2.086)>油松根系(0.694)>落叶松根系(-0.106)>落叶松枯落叶(-0.487)>侧柏枯落叶(-0.776)>侧柏根系(-1.411)。在油松林地土壤中,枯落叶和根系的混合分解较二者单独分解对土壤性质的影响总体表现为促进作用;而在侧柏和落叶松林地,总体表现为抑制作用。总体而言,油松林地枯落物分解可较好改善土壤性质,侧柏林地枯落物分解会导致土壤性质负向极化发展。从养分循环角度分析,侧柏纯林中有效P、全K,落叶松纯林中全N、有效N,油松纯林中的全P、有效K发生负向极化的可能性最大。 (3)黄土残塬沟壑区2种典型人工阔叶纯林枯落叶、根系单独分解对土壤性质极化影响的大小顺序为:刺槐枯落叶(3.046)>刺槐根系(1.085)>白桦枯落叶(-1.430)>白桦根系(-2.701)。与白桦相比,刺槐枯落物分解更有利于土壤性质的改善。2种典型人工针叶纯林枯落叶、根系单独分解对土壤性质极化影响的大小顺序依次为:油松枯落叶(2.164)>油松根系(0.352)>侧柏枯落叶(-0.535)>侧柏根系(-1.981)。与侧柏相比,油松枯落物分解更能改善土壤性质,使土壤性质向正向极化发展。分析4种林地枯落物混合培养实测值相对于理论值提高率的F值,得出以下结论:油松、刺槐枯落叶和根系混合分解相对于二者单独分解对土壤性质的影响总体表现为相互促进作用;白桦、侧柏总体表现为相互抑制作用。从养分循环角度分析,黄土沟壑区4种典型人工纯林中,油松纯林全N亏速率最大,较其他3种林分发生负向极化的可能性较大;白桦纯林全P、全K以及3种有效养分的年亏损率最大,说明以上养分元素较易发生负向极化。 (4)人工林土壤养分极化受林木对养分的选择吸收利用、枯落物分解等的综合影响,本研究从人工林生态系统养分循环规律的角度,通过实验室分解法和野外调查建立土壤极化动态理论模型,并初步确定各个模型参数,用于深入认识土壤极化成因和预测土壤极化趋势。
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:S714

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高群;孟宪志;于洪飞;;连作障碍原因分析及防治途径研究[J];山东农业科学;2006年03期
2 陈志新;;杉木混交林生产力和土壤肥力研究[J];安徽农学通报;2007年12期
3 张贵啅;;杉木混交林生长与生物量研究[J];安徽农学通报(上半月刊);2009年21期
4 刘圳;白昌军;虞道耿;;牧草间作对桉树人工林下土壤酶活性的影响[J];安徽农业科学;2009年12期
5 刘增文;段而军;刘卓玛姐;冯顺煜;;陕北半干旱风沙区人工纯林土壤性质极化研究[J];北京林业大学学报;2009年02期
6 吴凤芝,赵凤艳;根系分泌物与连作障碍[J];东北农业大学学报;2003年01期
7 邹莉,李国江,郑国强;水曲柳落叶松纯林与混交林土壤微生物主要生理类群[J];东北林业大学学报;2000年02期
8 潘建平,王华章,杨秀琴;落叶松人工林地力衰退研究现状与进展[J];东北林业大学学报;1997年02期
9 苏宝川;;几种人工杉木混交林土壤肥力对比分析[J];湖北林业科技;2007年04期
10 朱勇;郑蓉;陈铁芳;;毛竹杉木混交林研究综述[J];福建林业科技;2011年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高群;孟宪志;于洪飞;;连作障碍原因分析及防治途径研究[J];山东农业科学;2006年03期
2 张立宾;刘玉新;张明兴;;星星草的耐盐能力及其对滨海盐渍土的改良效果研究[J];山东农业科学;2006年04期
3 赵征宇;蔡葵;赵明;;畜禽有机肥料对土壤有效铜锌铁锰含量的影响[J];山东农业科学;2006年05期
4 郑福丽;刘兆辉;张文君;江丽华;王梅;林海涛;;不同钾肥用量对玉米产量和土壤养分的影响[J];山东农业科学;2006年06期
5 林海涛;江丽华;刘兆辉;宋效宗;郑福丽;王梅;张文君;;施用硫酸钾镁对苹果产量、品质和叶片矿质营养的影响[J];山东农业科学;2007年06期
6 黄书涛;;黄河三角洲盐碱地土壤脲酶活性与土壤性质的通径分析[J];山东农业科学;2007年06期
7 赵明;赵征宇;蔡葵;于秋华;王文娇;;有机肥料对土壤可溶性氮素变化的影响及肥效研究[J];山东农业科学;2008年01期
8 李祥云;宋朝玉;王瑞英;王圣健;高峻岭;朱丕生;;畜禽粪肥不同用量对青花菜生长和土壤肥力的影响[J];山东农业科学;2008年03期
9 朱同彬;诸葛玉平;刘少军;娄燕宏;;不同水肥条件对土壤酶活性的影响[J];山东农业科学;2008年03期
10 吴焕涛;魏珉;杨凤娟;王秀峰;;轮作和休茬对日光温室黄瓜连作土壤的改良效果[J];山东农业科学;2008年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 徐强;谢宝英;;玉米-线辣椒套作系统中土壤养分与土壤生物因子的关系[A];现代农业理论与实践——安徽现代农业博士科技论坛论文集[C];2007年
2 李孝良;李健姣;吕宝磊;陈效民;王晓洋;詹国飞;;肥料与石膏配施对滨海盐土玉米生理活性的影响[A];土肥水资源高效利用与农业面源污染防控技术研讨会论文集[C];2011年
3 李敏;叶舒娅;刘枫;袁嫚嫚;;包膜控释尿素和普通尿素配施对油菜产量和氮肥利用率的影响[A];土肥水资源高效利用与农业面源污染防控技术研讨会论文集[C];2011年
4 袁嫚嫚;叶舒娅;刘枫;李敏;吴学忠;;不同控释氮肥对玉米产量和氮肥利用率的影响[A];土肥水资源高效利用与农业面源污染防控技术研讨会论文集[C];2011年
5 蒋光月;郭熙盛;朱宏斌;何传龙;;合肥地区大棚土壤7种重金属相关环境质量评价[A];土肥水资源高效利用与农业面源污染防控技术研讨会论文集[C];2011年
6 马海燕;徐瑾;孙霞;朱翠英;郑成淑;;非洲菊连作对土壤理化性状与生物性状的影响[A];中国观赏园艺研究进展2011[C];2011年
7 秦建桥;罗育池;阮文刚;刘源锋;;粤北大宝山铅锌矿区土壤—五节芒(Miscanthus floridulus)植物体系的微生物特征研究[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第二卷)[C];2011年
8 文方;姚娜;朱菲菲;周友亚;谷庆宝;李发生;侯红;;铅在我国3种自然土壤中的含量及化学形态分布特征研究[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第二卷)[C];2011年
9 贾博;张后虎;张毅;王伟;吴睿;张维佳;;利用畜禽废水中氨氮驯化矿化垃圾填料氧化填埋场CH_4的研究[A];矿化垃圾资源化利用与填埋场绿化技术研讨会论文集[C];2011年
10 杨维;郭亚伟;;河流水质对底泥重金属污染响应程度研究——以辽宁省千山河为例[A];创新沈阳文集(A)[C];2009年
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1 王延平;连作杨树人工林地力衰退研究:酚酸的累积及其化感效应[D];山东农业大学;2010年
2 张凯;园林绿地生态系统养分动态及其利用效率研究[D];安徽农业大学;2010年
3 赵锦梅;不同土地利用方式对高寒地区水土保持生态服务功能的影响研究[D];甘肃农业大学;2010年
4 王齐;中水灌溉对城市绿地生态系统的影响及安全性评价[D];甘肃农业大学;2010年
5 焦婷;温性荒漠草原放牧利用退化草地生态系统营养动态研究[D];甘肃农业大学;2010年
6 杨江山;保护性耕作对旱区小麦—菘蓝轮作土壤生态及作物生理特性的影响[D];甘肃农业大学;2010年
7 王宏;毛竹林生态型模式施肥应用研究[D];北京林业大学;2011年
8 高艳鹏;半干旱黄土丘陵沟壑区主要树种人工林密度效应评价[D];北京林业大学;2011年
9 李瑞利;两种典型盐生植物耐盐机理及应用耐盐植物改良盐渍土研究[D];南开大学;2010年
10 谯华;TNT污染土壤的生物泥浆反应器修复机理研究[D];浙江大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱小娇;施用工程菌和草木灰对污染土壤Cd形态和小麦生长的影响[D];华中农业大学;2010年
2 翟静雅;猪粪农用对土壤—小麦系统中镉迁移的影响[D];华中农业大学;2010年
3 杨莹莹;不同修复措施下侵蚀红壤的团聚体稳定性与肥力特点[D];华中农业大学;2010年
4 柴彦君;鄂北岗地不同品种冬小麦氮效率差异性的研究[D];华中农业大学;2010年
5 胡雪;水稻根际促生菌的分离鉴定及其对水稻作用效果的研究[D];华中农业大学;2010年
6 蔡东;鄂南棕红壤区施用石灰对桃园土壤和树体营养的效应研究[D];华中农业大学;2010年
7 闫鸿媛;长期施肥下我国典型土壤粮食作物氮肥利用率时空演变特征[D];华中农业大学;2010年
8 夏颖;不同棉花基因型钾吸收和利用效率差异的机理研究[D];华中农业大学;2010年
9 程艳辉;红壤区坡面径流调控关键技术与模式的适用性研究[D];华中农业大学;2010年
10 王芳;基于利益相关者的湖北省风景名胜区风景资源可持续发展研究[D];华中农业大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 翁金粦;;红豆树、杉木不同混交比例造林方式的效果研究[J];安徽农学通报;2008年19期
2 宗良纲;陆丽君;罗敏;汤勇华;;茶园土壤酸化对氟的影响及茶叶氟安全限量的探讨[J];安全与环境学报;2006年01期
3 王学军;日光温室土壤次生盐渍化分析[J];北方园艺;1998年Z1期
4 沈国舫 ,董世仁 ,聂道平;油松人工林养分循环的研究 Ⅰ.营养元素的含量及分布[J];北京林学院学报;1985年04期
5 贺庆棠,A.Baumgartner;中国植物的可能生产力农业和林业的气候产量[J];北京林业大学学报;1986年02期
6 许景伟,王卫东,李成;不同类型黑松混交林土壤微生物、酶及其与土壤养分关系的研究[J];北京林业大学学报;2000年01期
7 魏天兴;黄土区小流域侵蚀泥沙来源与植被防止侵蚀作用研究[J];北京林业大学学报;2002年Z1期
8 刘强,彭少麟,毕华,张洪溢,李志安,马文辉,李妮亚;热带亚热带森林凋落物交互分解的养分动态[J];北京林业大学学报;2005年01期
9 刘世海;余新晓;;密云水库流域油松水源保护林主要养分元素的生物循环[J];北京林业大学学报;2008年03期
10 张成娥,陈小利;黄土丘陵区不同撂荒年限自然恢复的退化草地土壤养分及酶活性特征[J];草地学报;1997年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 陈银秀;福建柏人工林凋落物特性的研究[D];福建农林大学;2002年
2 邹丽芸;西瓜连作障碍中自毒作用的研究[D];浙江大学;2004年
3 尚蓓;松山林区木腐菌与两类主要林型土壤真菌的研究[D];北京林业大学;2008年
4 王刚;杉木人工林土壤肥力指标及其评价[D];南京林业大学;2008年
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中国期刊全文数据库 前10条
1 苏宁虎;林地枯落物最佳蓄积量确定方法的探讨[J];生态学报;1988年02期
2 齐之尧;;森林枯落物研究的基本途径[J];天津农业科学;1991年01期
3 王锐萍;刘强;彭少麟;林开豪;文艳;薛宁;;尖峰岭不同树种枯落物分解过程中微生物动态[J];浙江林学院学报;2006年03期
4 季冬;关文彬;谢春华;;贡嘎山暗针叶林枯落物截留特征研究[J];中国水土保持科学;2007年02期
5 李学斌;马林;陈林;许冬梅;谢应忠;;草地枯落物分解研究进展及展望[J];生态环境学报;2010年09期
6 张增信;闵俊杰;闫少锋;姜志林;张军;张菲;;苏南丘陵森林枯落物含水量及其影响因素分析[J];水土保持通报;2011年01期
7 李学斌;吴秀玲;陈林;张硕新;谢应忠;;荒漠草原4种主要植物群落枯落物层水土保持功能[J];水土保持学报;2012年04期
8 李强;周道玮;陈笑莹;;地上枯落物的累积、分解及其在陆地生态系统中的作用[J];生态学报;2014年14期
9 刘增文;高文俊;潘开文;杜红霞;张丽萍;;枯落物分解研究方法和模型讨论[J];生态学报;2006年06期
10 李清磊;李林延;李清焱;;几种常见林型枯落物层蓄水功能差别的研究[J];黑龙江生态工程职业学院学报;2007年05期
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1 龙健;冉景丞;;贵州喀斯特森林枯落物与土壤修复潜力研究[A];第十五届中国科协年会第8分会场:环境科技创新与生态环境建设研讨会论文集[C];2013年
2 耿绍波;杨晓菲;饶良懿;陈凯;;缙云山黛湖保护站不同林地枯落物及土壤持水性研究[A];长江流域生态建设与区域科学发展研讨会优秀论文集[C];2009年
3 张启东;方自力;谢强;王蒙;杨晗;杨培清;杨学军;;四姑娘山国家级自然保护区中国沙棘林枯落物及土壤的水源涵养功能研究[A];2012中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2012年
4 孙一荣;朱教君;于立忠;张金鑫;;森林枯落物的水源涵养功能[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集(第三卷)[C];2009年
5 孙艳红;张洪江;程金花;王玉杰;程云;石健;;重庆缙云山林地枯落物及土壤水文效应研究[A];《中国水土保持科学》第1届4次编委会会议论文集[C];2006年
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1 李强;松嫩平原弃耕地演替过程中枯落物效应研究[D];中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所);2014年
2 米彩红;黄土高原人工纯林枯落物分解和养分循环对土壤极化的影响[D];西北农林科技大学;2014年
3 李德生;山东泰安黄前水库流域主要植被类型的水文特征研究[D];北京林业大学;2007年
4 王栋;长江三峡库区不同植被类型对降雨产流影响的研究[D];北京林业大学;2007年
5 莫菲;六盘山洪沟小流域森林植被的水文影响与模拟[D];中国林业科学研究院;2008年
6 龚伟;川南天然常绿阔叶林人工更新后土壤生态特性研究[D];四川农业大学;2006年
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1 徐娟;北京山区典型森林枯落物层生态功能研究[D];北京林业大学;2010年
2 施爽;松嫩草原主要植物群落枯落物层水文生态功能[D];东北师范大学;2006年
3 张鸿;汤浦水库周边林地枯落物对水库水质的影响[D];浙江大学;2014年
4 马露莎;宁南山区草原六种典型植物枯落物分解特征研究[D];西北农林科技大学;2014年
5 袁航;陇东草原主要植物枯落物水提液对种群和群落的影响[D];兰州大学;2009年
6 陈桢;施氮条件下荆条酸枣枯落物分解及土壤养分特征[D];河南农业大学;2012年
7 魏晓凤;松嫩草地不同放牧强度下植物物种枯落物分解的变化规律研究[D];东北师范大学;2013年
8 吴艳芹;云雾山典型草原枯落物分解特性及影响因子研究[D];西北农林科技大学;2013年
9 张向茹;宁南山区枯落物分解对土壤微生物群落结构及有机碳形态的影响[D];西北农林科技大学;2014年
10 郭辉;采伐对小兴安岭低质林土壤和枯落物功能影响[D];东北林业大学;2010年
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