黄土丘陵沟壑区植被恢复重建过程土壤效应研究

【摘要】： 本研究以陕西省吴起县为研究对象,根据土壤发生学、恢复生态学和相关学科理论,对各种植被恢复重建模式下土壤的质量特点及其变化进行系统分析。通过野外调查、田间观测、室内分析测试,探讨不同恢复措施下土壤肥力质量的形成机理和演化模式,为有效改善土壤肥力质量选择最佳植被恢复类型,合理利用土地资源提供决策依据。 (1)河川地表层土壤全氮、碱解氮、速效磷、速效钾和CEC含量均最高,按照黄土高原耕地表层分级标准,速效磷和速效钾均属第三级,较为丰富;涧地土壤养分含量仅次于河川地,坡耕地和坪地土壤养分质量较差。不同耕地类型由于水热条件的不同,造成土壤性质明显差异。河川地和涧地由于蒸发量小,土壤速效养分得到更大空间的释放,尤其是速效磷和速效钾的释放更为明显。 (2)天然草地表层土壤有机质、全氮、碱解氮、全钾、速效钾和CEC含量均为最高,其肥力强于退耕后的撂荒地和紫花苜蓿地。此外,禁牧明显提高了土壤有机质数量和离子交换能力,降低土壤pH值,促进矿质元素分解转化,增加速效养分含量。由放牧草地转为禁牧草地,土壤全磷、有机质、碱解氮、速效钾、阳离子交换量上升明显,一般增加25%～40%,CaCO_3、全钾含量有所增加;增减幅度在土壤剖面表层更为明显,提高幅度可达50%以上。 (3)不同类型灌木林地土壤质量存在明显差异。土壤碱解氮、速效钾含量柠条林地是沙棘林地的2倍以上,二者之间达到极显著差异水平;土壤速效磷表层沙棘林地大于柠条林地,中下层柠条林地大于沙棘林地,但是均未达到差异显著水平。土壤有机质表现为表层柠条林地大于沙棘林地,中下层沙棘林地高出柠条林地,相互之间差异不显著;土壤pH、CaCO_3、CEC、土壤全氮、全磷和全钾等两者之间差异不明显。 (4)乔木林地对土壤肥力有明显地提高作用。山杏×沙棘混交林地表层土壤有机质改善最显著,高达20.79 g/kg;山杏×小叶杨混交林地和小叶杨纯林地表层土壤碱解氮含量增幅较大,均达到60 g/kg;小叶杨×沙棘混交林地和山杏纯林地土壤表层全氮含量较高;山杏×小叶杨有效磷含量相对较高,为5.43 mg/kg;山杏纯林地、山杏×小叶杨混交林地和小叶杨纯林地土壤速效钾含量变化较为明显。成年油松林和刺槐林土壤有机质提高幅度较大。沙棘中龄林后树势衰退,其林地团聚体总量下降,油松林和刺槐林随着树林增加其林地团聚体总量增加,且刺槐林地比油松林地效果好。 (5)土壤酶活性随着土地利用和植被类型的变化有明显差异。脲酶活性表层土壤表现为柠条林地最强,其次是乔木林地和河川地;碱性磷酸酶活性乔木林地最高,纯林地和混交林地分别为39.69和29.36 mg/(g·d),其次是柠条林地和河川地;蔗糖酶活性表现为纯林地和混交林地较高,分别为27.72和23.27 mg/(g·d),河川地次之,为27.25 mg/(g·d),柠条林地为21.35 mg/(g·d),其他利用类型则相对酶活性较低。此四种酶活性均表现为自上而下活性减弱的趋势,这是随着土层深度的增加,土壤微生物活动较弱所致。不同林龄土壤酶活性为成熟林地中幼林地。 (6)不同土地利用方式,土壤有机质天然草地乔木林地耕地灌木林地,不同类型之间差异明显,达到极显著差异水平;土壤碱解氮表现为乔木林地草地灌木林地耕地,土壤全氮耕地和草地含量较高,灌木林地最低;土壤速效磷不同利用形式之间达到极显著差异,其中耕地的含量远远高出其它类型,土壤全磷乔木林地最高,灌木林地最低;土壤速效钾乔木林地耕地草地灌木林地,不同利用方式之间全剖面都表现出极显著差异,表层含量很高,向下锐减;土壤全钾在不同利用方式和层次之间变化都很小,草地和耕地含量稍高,林地较低。土壤pH值、CaCO_3含量变化较小,数量较为稳定;土壤CEC含量乔木林地草地灌木林地耕地,不同类型之间达到显著差异水平。总体来看,草地和乔木林地的土壤质量较好,灌木林地较差,生态环境建设应考虑乔灌草结合种植,考虑到吴起县气候干旱这一限制因子,应以天然草地为主,乔木灌木结合种植。

【关键词】：黄土丘陵沟壑区 植被重建 土壤效应
【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】：2007
【分类号】：S154.4
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