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《中国科学院大学(中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心)》 2017年
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黄土丘陵沟壑区植被恢复对土壤理化性质影响分析

杨亚辉  
【摘要】:黄土高原生态环境脆弱,土壤侵蚀剧烈,水土流失严重。自1999年退耕还林(草)工程实施以来,植被覆盖明显增加,生态环境得以恢复,土地利用和土地覆被发生了显著变化,河川径流量和输沙量显著减少。为理解生态恢复的水文影响过程,本文以暖温带半干旱区退耕还林(草)典型县—吴起县为研究区,选择5a、15a、40a自然退耕草地,15a人工沙棘林地,15a、40a人工山杏林地等6种不同植被恢复和覆盖类型,选取植被盖度、物种种类、数量等地表植被群落特征以及容重、机械组成、团聚体、持水性、入渗率、有机质含量等土壤理化性质指标,以空间代时间,探讨了不同退耕年限及主要造林树种的植物群落对土壤理化性质以及土壤入渗性能的影响,为黄土高原植被恢复的生态-水文过程影响评价提供理论基础,为模型模拟提供水文参数,为区域生态环境建设及土地利用规划提供科技支持。主要结论如下:(1)该地区草本群落以菊科、蔷薇科等多年生植被为主。随着恢复年限增加,物种类型、数量都在增加。沙棘灌木林生长旺盛,林下草本植被稀少。山杏林的存在对草本植被的生长影响不大。随着退耕年限增加,草本群落Margalef指数(丰富度)增加,Shannon-Wiener指数(多样性指数)为先增加后减小,Pielou指数(均匀度指数)变化不大。山杏林下草本群落的各项指数与自然退耕草地差异不显著。(2)研究区不同覆被下土壤为粉质壤土,土壤粒径组成没有显著性差异;随着退耕年限增加,分形维数D有增大趋势,但无显著性差异。草地土壤自然含水量大于沙棘林地和山杏林地,各样地自然含水量随土层加深先增后减。不同植被覆盖下,土壤容重差异不显著。随着退耕年限的增加土壤水稳性团聚体大颗粒(≥0.25mm)含量增加;林地的团聚体平均质量直径(MWD)大于草地;随着深度增加,≥0.25mm水稳性团聚体含量和MWD均减小。(3)土壤有机质和全氮变化基本一致,随着退耕年限增加,有机质和全氮含量均先减后增,不同退耕模式(15a)的有机质和全氮含量由大到小依次为:山杏林地沙棘灌木林地自然退耕草地;除5a退耕地外,其余样地随着土层加深,有机质和全氮含量减少。不同覆盖下全磷含量无显著差异。(4)在半干旱区粉质壤土背景下退耕40a内,初始入渗率、稳定入渗率和累积入渗量随退耕年限增加差异不大;林地入渗率和累积入渗量大于草地,初始入渗率与稳定入渗率的比率小于草地;随着土层加深的增加,6块样地的入渗率均呈波动式下降。在整个入渗过程中,导水率Ks变化主要发生在5小时以内,10个小时后入渗率基本达到稳定。Kostiakov公式对该地区入渗过程模拟结果较好。有机质含量、容重、水稳性团聚体含量等指标之间显著相关,各指标与植被群落及其恢复过程存在一定的相关关系。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:Q948

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