黄土高原油松、刺槐人工林地土壤生态系统的功能特征研究
【摘要】： 黄土高原严重的水土流失和恶劣的生态环境受到了我国政府和学术界的广泛重视。探索黄土高原区油松、刺槐人工林地土壤生态特征和功能,对揭示森林与土壤的互动作用机理、森林对环境的保护作用、西部生态环境质量评价具有重要的理论意义和应用价值。本文对油松、刺槐人工林的林分特征、土壤水分物理性质、土壤化学以及养分和微生物的时空分布和特征,采用时空对应方法,进行了系统研究,取得了以下重要成果和创新点:
1.得到了油松、刺槐人工林地土壤水分物理性质的时空动态规律。
油松、刺槐林地土壤容重随树龄无确定的变化规律,随土壤深度的增加按幂函数规律增加,容重的空间梯度随土壤深度增加按幂函数衰减,除土壤表层变化较大外,其余土层容重空间梯度较为稳定。油松、刺槐林地的容重均小于撂荒地,而且油松改变土壤容重的作用大于刺槐。
油松、刺槐林地土壤毛管孔隙随树龄无确定变化规律,随土壤深度的变化波动变化。油松林地不同深度的土壤毛管孔隙无明显的增减规律,而刺槐林地在不同深度的土壤毛管孔隙均有所增加。说明在增加土壤毛管孔隙方面,刺槐林大于油松林。
油松、刺槐林地土壤非毛管孔隙随树龄无确定变化规律。随土壤深度的增加,油松林地非毛管孔隙度按对数规律衰减,非毛管孔隙的空间梯度按幂函数规律增加,除土壤表层外,其余土层空间梯度较为稳定;随土壤深度的增加,刺槐林地土壤非毛管孔隙则是波动变化。油松和刺槐林地均增加了土壤的非毛管孔隙,油松林的作用强于刺槐林。
油松、刺槐林地土壤总孔隙度随树龄无确定变化规律,随土壤深度波动变化。油松、刺槐林均能增加土壤的总孔隙度。
油松、刺槐人工林地土壤最大持水量、毛管持水量和最小持水量随树龄的增加无确定的变化规律,但随土壤深度的变化规律有所区别。随着土壤深度增加,油松林地最大持水能力、毛管持水能力按幂函数规律衰减,其空间梯度按幂函数规律增加,除土壤表层外,其余土层空间梯度较为稳定,而刺槐林地则是波动变化;油松、刺槐林地的最小持水量均随深度波动变化。土壤持水能力排序为油松刺槐撂荒地。因此,油松、刺槐林地能够显著改善土壤的水分物理状况。
2.得到了油松、刺槐人工林地土壤颗粒分形特征。
油松、刺槐人工林地不同粒级的土壤颗粒含量差异极为显著,不同土壤深度上各粒级相对树龄的变化不大,但刺槐林地粘粒含量随树龄的增大有减小的趋势,表明刺槐人工林有增强土壤团聚能力的功效。
油松、刺槐人工林地土壤粘粒、粉粒和砂粒含量在不同土壤深度的差异达到显著水平。这种差异与成土过程和林木凋落物及根系在不同深度的影响程度有关。
油松、刺槐人工林地的土壤颗粒分形维数在土壤剖面的不同深度趋于均一,而且小
【关键词】：黄土高原 人工林 土壤生态系统 【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】：2004
【分类号】：S714
【目录】：
- 中文摘要5-8
- 英文摘要8-14
- 第一章 文献综述14-32
- 1.1 研究的目的、意义14-16
- 1.2 国内外研究概况16-30
- 1.2.1 人工林地土壤水分物理性质与水分循环研究16-19
- 1.2.2 人工林水土保持效益研究19-22
- 1.2.3 人工林生态系统养分循环研究22-26
- 1.2.4 人工林地力衰退研究26-30
- 1.3 研究区概况30-32
- 第二章 黄土高原油松、刺槐人工林地土壤水分物理性质及时空动态32-64
- 2.1 材料与方法32-34
- 2.2 土壤容重与孔隙度的时空动态34-52
- 2.3 土壤水分物理性质的时空动态52-62
- 2.4 小结62-64
- 第三章 黄土高原油松、刺槐人工林地土壤颗粒的分形规律64-76
- 3.1 材料与方法64-66
- 3.2 不同树龄下的土壤机械组成66-69
- 3.3 不同深度下的土壤机械组成69-71
- 3.4 土壤颗粒的分形维数71-75
- 3.5 小结75-76
- 第四章 黄土高原油松、刺槐人工林地土壤养分及化学性质的时空效应76-111
- 4.1 材料与方法76
- 4.2 油松、刺槐林地土壤养分及化学性质76-80
- 4.3 土壤有机质的时空效应80-84
- 4.4 土壤pH 值的时空效应84-88
- 4.5 土壤氮素的时空效应88-95
- 4.6 土壤磷素的时空效应95-101
- 4.7 土壤钾素的时空效应101-104
- 4.8 土壤中交换性钙、镁的时空效应104-108
- 4.9 土壤中交换性盐基总量的时空效应108-109
- 4.10 小结109-111
- 第五章 黄土高原油松、刺槐人工林地土壤微生物的分布特征111-126
- 5.1 材料与方法111-112
- 5.2 细菌数量的空间变化112-116
- 5.3 放线菌数量的空间变化116-121
- 5.4 真菌数量的空间变化121-125
- 5.5 小结125-126
- 第六章 结论126-129
- 参考文献129-135
- 致谢135-136
- 作者简介136
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