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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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延河流域退耕植被恢复过程中土壤蓄水性能变化研究

郭美丽  
【摘要】:退耕植被恢复过程对土壤的物理特性和土壤蓄水性能的影响非常复杂。本文以黄土丘陵区延河流域为例,通过野外调查植被群落的生物量及土壤容重、孔隙度等土壤蓄水性能指标,分析了不同植被演替阶段、不同立地条件下和土地利用演变过程土壤蓄水性能的变化特征,试图阐明黄土丘陵区退耕植被恢复过程对土壤蓄水性能的影响,主要结论如下:(1)黄土丘陵区退耕地自然恢复植被群落地上生物量、根系生物量和植被盖度均呈现增加的趋势,其中,各指标在自然恢复0-30a内呈显著增长趋势,而在30-50a内增长缓慢。(2)黄土丘陵区退耕地自然恢复同一恢复阶段,0-20 cm土层土壤容重均小于20-40 cm。自然恢复30a时表层和下层土壤容重(1.25 g?cm-3,1.28 g?cm-3)比自然恢复初期(1.33 g?cm-3,1.37 g?cm-3)分别减小了6.02%和6.60%;自然恢复30a表层土壤容重显著降低(P0.05),而在30-50a间,土壤容重逐步增大并趋向稳定。(3)自然恢复过程中表层土壤总孔隙度和毛管孔隙度显著增大,且均在30a达到峰值(P0.05),非毛管孔隙度在自然恢复前期(0-30a)显著降低,自然恢复30a后土壤孔隙度变化逐渐趋稳。土壤饱和蓄水量、毛管蓄水量在30a时期显著增加且达到峰值(P0.05),非毛管蓄水量在30a显著降低且达到谷底。土壤蓄水性能在退耕后前期(0-30a)内显著提高,随着自然恢复年限的延长土壤蓄水性能逐渐趋于稳定。(4)同一地形下,撂荒草地土壤容重随土层深度增加而增大,土壤孔隙度(土壤总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度)和土壤蓄水量(土壤毛管蓄水量、非毛管蓄水量和饱和蓄水量)随土层深度增加而减小,不同立地条件土壤蓄水性能变化不明显。(5)1990-2010年间,林地为最主要的土地类型。土壤容重、土壤孔隙度和蓄水量空间分布呈现明显植被地带性规律特征,流域西南部属于森林带,土壤的蓄水性能较好,流域中部属于森林-草原过渡带,土壤的蓄水性能较低,北部地区属于草原带,土壤蓄水性能较差。流域土壤容重在1.15-1.35 g?cm-3之间,总孔隙度在43%-55%之间,毛管孔隙度在8.8-10.2%之间,非毛管孔隙度在40%-48%之间,饱和蓄水量在2985-3263 t?hm-2之间,毛管蓄水量在525-638 t?hm-2,非毛管蓄水量在2400-2775 t?hm-2之间。随着土地利用演变,土壤蓄水性能呈现先降低后增大的趋势。
【关键词】:植被恢复 土壤蓄水性能 土地利用演变 立地条件
【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
【目录】:
  • 致谢4-5
  • 摘要5-7
  • ABSTRACT7-11
  • 第一章 绪论11-19
  • 1.1 选题的背景及意义11-12
  • 1.2 国内外研究现状与进展12-16
  • 1.2.1 植被恢复对土壤容重及孔隙度的影响12-14
  • 1.2.2 植被恢复对土壤蓄水性能的影响14-15
  • 1.2.3 立地条件对土壤蓄水性能的影响15-16
  • 1.2.4 土地利用对土壤蓄水性能的影响16
  • 1.3 存在的问题16-19
  • 第二章 研究材料与方法19-29
  • 2.1 研究区概况19
  • 2.2 研究内容及目标19-20
  • 2.2.1 研究内容19-20
  • 2.2.2 研究目标20
  • 2.3 研究方法20-27
  • 2.3.1 遥感数据获取和解译20-23
  • 2.3.2 样地布设23-25
  • 2.3.3 样品采集25
  • 2.3.4 土壤蓄水性能指标计算25-26
  • 2.3.5 土壤调蓄潜力评估26
  • 2.3.6 数据分析26-27
  • 2.4 技术路线27-29
  • 第三章 植被恢复过程土壤蓄水性能的变化特征29-37
  • 3.1 自然恢复序列梯度上植被群落生物量及盖度变化特征29-30
  • 3.2 自然恢复序列梯度上土壤容重变化特征30-31
  • 3.3 自然恢复序列梯度上土壤孔隙度变化特征31-32
  • 3.4 自然恢复序列梯度上土壤蓄水性能变化特征32-33
  • 3.5 讨论33-35
  • 3.5.1 退耕恢复对土壤容重和孔隙度的影响33-34
  • 3.5.2 退耕恢复对土壤蓄水性能的影响34-35
  • 3.6 小结35-37
  • 第四章 不同立地条件下撂荒草地土壤蓄水性能变化特征37-49
  • 4.1 不同立地条件下草地群落生物量及盖度特征37-38
  • 4.2 不同立地条件草地群落土壤容重特征38-40
  • 4.3 不同立地条件草地群落土壤孔隙度的特征40-41
  • 4.4 不同立地条件草地群落土壤蓄水性能的特征41-43
  • 4.5 不同立地条件土壤蓄水性能与生物量的相关性43-44
  • 4.6 讨论44-46
  • 4.6.1 立地条件对土壤容重和土壤孔隙度的影响44-45
  • 4.6.2 立地条件对土壤蓄水性能的影响45-46
  • 4.7 小结46-49
  • 第五章 土地利用演变及土壤蓄水性能空间分布49-67
  • 5.1 延河流域土地利用演变特征49-51
  • 5.1.1 土地利用类型数量变化特征49-50
  • 5.1.2 土地利用的类型变化特征50-51
  • 5.2 土壤容重空间分布51-52
  • 5.3 土壤孔隙空间分布52-55
  • 5.4 土壤蓄水量空间分布55-58
  • 5.5 土地利用演变对土壤容重的影响58-59
  • 5.6 土地利用演变对土壤孔隙度的影响59-62
  • 5.7 土地利用演变对土壤蓄水性能的影响62-65
  • 5.8 小结65-67
  • 第六章 结论与不足67-69
  • 6.1 结论67-68
  • 6.2 存在的不足68-69
  • 参考文献69-75
  • 附录75-77
  • 作者简介77

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