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《中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心)》 2010年
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水蚀风蚀交错区土壤水、碳、氮、磷分布及有关过程对植被类型的响应

付晓莉  
【摘要】: 水蚀风蚀交错带是黄土高原植被退化最严重的地区。该区气候变化剧烈,全年水蚀、风蚀交替进行,土壤下垫面高度异质。水蚀风蚀交错区特殊的植被生境意味着植被恢复措施在减少水土流失、改善土壤肥力和提高碳固持等方面的生态环境服务功效将有别于黄土高原其它地区。本文以灌木、草地、荒地和农地四种植被类型为例,采用中子仪、土壤呼吸仪、植物光合仪以及土样室内分析等仪器与方法,于2007至2009年在中国科学院水利部水土保持研究所神木土壤侵蚀与环境试验站,对典型地形条件下水、碳、氮、磷4种生源要素时空动态分布、植被蒸散、土壤呼吸和植物光合固碳对植被类型的响应进行了系统的研究,取得以下5个方面结果: 1.植被类型改变了土壤水分的坡面分布特征与水量平衡。灌木和草地土壤储水量沿坡面分布均匀,而荒地和农地土壤储水量(0-4m)存在由地形驱动的土壤水分侧向运动趋势。四种植被类型蒸散量的大小顺序为:灌木草地农地荒地。雨季初期(六月)灌木和草地的蒸散量高于降雨量。坡长尺度对水量平衡的影响主要体现在径流量上。 2.不同植被类型改善土壤质量的能力不同。与农地相比,灌木能显著提高0-100cm土层土壤有机碳和全氮的含量及储量,而草地和荒地可通过减少侵蚀量来间接地增加土壤有机碳和全氮的含量。植被类型对土壤全磷含量影响不显著,但对土壤全磷的坡面分布特征有影响,表现为荒地和农地土壤全磷具有坡下累积现象。植被类型显著改变了坡面土壤速效磷和无机氮的时空动态分布特征。灌草和荒地土壤速效磷始终显著低于农地,而无机氮与农地的差异随季节变化而变化。灌草和荒地土壤速效磷在8月份较高,无坡下累积现象。生长季期间,灌木和草地土壤无机氮的主要形态转变频繁,荒地的主要形态为NH4+-N,农地在生长季前期以NO3--N为主。灌木和荒地土壤无机氮沿坡面随机分布,草地和农地某些月份存在无机氮在坡下部累积现象。研究区农田生态系统存在氮肥淋溶损失风险。 3.植被类型对土壤呼吸日变化和月变化的影响与植物生物气候学阶段有关。荒地和农地土壤呼吸日变化幅度在七月与灌木和草地相当,但在八月和十月显著高于灌木和草地。除八月份农地土壤呼吸月均值与灌木和草地一样高外,研究时段内荒地和农地土壤呼吸月均值相当,且显著低于灌木和草地。不同植被类型土壤呼吸月均值变化受不同因子影响,土壤温度对灌草和荒地的土壤呼吸月均值影响明显,而对农地影响不大。生物因素(根生物量、叶面积指数和光合速率)是导致不同植被类型间土壤呼吸差异的主要原因,但主导因子随月份变化。 4.碎石存在显著改变了土壤呼吸的降雨脉冲特征和雨季土壤呼吸水平。碎石隔层延迟了土壤呼吸的降雨脉冲峰值,延迟时间随雨强的增大而增长。降雨脉冲和根生物量差别导致生长季碎石隔层处理的土壤呼吸值显著小于无碎石处理。碎石覆盖不影响土壤呼吸的降雨脉冲节奏,但对降雨后土壤呼吸值影响明显。碎石含量对土壤呼吸降雨脉冲特征影响明显,雨后第二天无碎石处理土壤呼吸的增大幅度远高于含碎石处理。碎石覆盖和碎石含量对土壤呼吸生长季均值的影响不显著。碎石存在不改变土壤呼吸的生长季变化趋势。 5.植被恢复措施能够提高小流域碳汇能力及生态系统植物光合固碳量。灌木和草地的碳汇功能强于荒地。通过退耕还林还草措施,20hm2小流域的年植被光合固碳量增加25 Mg C,年碳汇量增加2.2 Mg C。 本研究表明水蚀风蚀交错区人工灌木在提高土壤养分含量方面的功效优于草地。人工灌草的植被光合固碳量可以抵消由其土壤呼吸导致的高碳排放量,使实施了植被恢复措施的小流域表现为碳汇功能。雨季初期土壤水分亏损加重了人工灌草的土壤干燥化问题,但这一问题可通过合理的植被类型空间布局得到缓解。研究区农田生态系统存在氮肥淋溶风险,故优化的施肥管理方法应取代原有的粗放模式。碎石存在显著地影响土壤呼吸的降雨脉冲特征和雨季土壤呼吸水平这一结果表明考虑土壤下垫面异质性在提高陆地生态系统碳排放估算精度方面不容忽视。该研究将为合理评价水蚀风蚀交错区植被恢复的生态环境效应和进行有效的生态环境建设提供理论依据。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:S157

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【引证文献】
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1 赵春雷;黄土高原南北样带土壤干层时空特征及模拟[D];西北农林科技大学;2018年
2 易小波;西北干旱区土壤含水量时空变化特征及土壤物理性质模拟试验研究[D];西北农林科技大学;2017年
3 贾玉华;坡面土壤水分时空变异的试验研究[D];中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心);2013年
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1 苏日娜;鄂尔多斯黄土丘陵区水土流失土壤养分损失研究[D];内蒙古师范大学;2016年
2 阚慢慢;滨海湿地不同植被类型下土壤中氮与磷的积聚特征[D];山东大学;2016年
【参考文献】
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1 王斌;周志宇;张冈;;贺兰山西坡不同海拔梯度上土壤-植物系统磷相关性的研究[J];安徽农业科学;2009年35期
2 宋富强;康慕谊;陈雅如;杨朋;刘阳;王强;;陕北黄土高原植被净初级生产力的估算[J];生态学杂志;2009年11期
3 董贵青;张养安;;黄土丘陵沟壑区不同植被覆盖对土壤氮素的影响[J];水土保持研究;2009年05期
4 蔡祖聪;赵维;;土地利用方式对湿润亚热带土壤硝化作用的影响[J];土壤学报;2009年05期
5 易亮;李凯荣;张冠华;牛俊;;黄土高原人工林地土壤水分亏缺研究[J];西北林学院学报;2009年05期
6 陈宝群;赵景波;李艳花;;黄土高原土壤干层形成原因分析[J];地理与地理信息科学;2009年03期
7 李玉强;赵哈林;李玉霖;崔建垣;左小安;;科尔沁沙地不同生境土壤氮矿化/硝化作用研究[J];中国沙漠;2009年03期
8 韩方虎;沈禹颖;王希;周少平;杨晶;耿丽英;;苜蓿草地土壤氮矿化的研究[J];草业学报;2009年02期
9 刘军会;高吉喜;;气候和土地利用变化对北方农牧交错带植被NPP变化的影响[J];资源科学;2009年03期
10 曹靖;常雅君;苗晶晶;祁世坪;;黄土高原半干旱区植被重建对不同坡位土壤肥力质量的影响[J];干旱区资源与环境;2009年01期
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1 曾辰;水蚀风蚀交错带不同植被覆盖条件坡面土壤水分循环的实验研究[D];西北农林科技大学;2006年
【共引文献】
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1 吕文强;王立;党宏忠;周泽福;何修道;;黄土高原坡面带状植被土壤水分有效性的空间分异特征[J];水土保持学报;2015年06期
2 罗倩;刘晓暄;苏伟;;基于Mann-Kendall的北方农牧交错带植被时空变化分析[J];湖北农业科学;2015年23期
3 熊仕娟;苏静;闫小娟;蒋先军;;施用硫酸铵对酸性紫色土硝化作用的影响[J];西南大学学报(自然科学版);2015年11期
4 李尝君;曾凡江;郭京衡;热甫开提;刘波;;植被恢复程度与沙地土壤性质——以塔克拉玛干沙漠南缘为例[J];干旱区研究;2015年06期
5 王峰;陈玉真;尤志明;吴志丹;江福英;;福建5种类型茶园土壤硝化作用及其影响因子[J];茶叶学报;2015年02期
6 王玲;牛俊杰;;晋西北主要造林树种土壤水分特征研究[J];山东林业科技;2015年05期
7 郑学博;樊剑波;何园球;崔键;徐磊;祝振球;周静;;沼液化肥全氮配比对土壤微生物及酶活性的影响[J];农业工程学报;2015年19期
8 廖柳文;秦建新;刘永强;李婷婷;;基于土地利用转型的湖南省生态弹性研究[J];经济地理;2015年09期
9 王姝;张艳芳;位贺杰;张宏运;;生态恢复背景下陕甘宁地区NPP变化及其固碳释氧价值[J];中国沙漠;2015年05期
10 苏伟;刘晓暄;罗倩;常书齐;张晓东;;北方农牧交错带植被对气象因子变化的响应规律研究[J];农业机械学报;2015年11期
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1 刘瑞顺;内蒙古永利煤矿排土场边坡土壤侵蚀调查与试验研究[D];西北农林科技大学;2014年
2 谢慧慧;水蚀风蚀交错区土壤呼吸与水分运动的影响因素及调控[D];西北农林科技大学;2010年
【同被引文献】
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1 李丹凤;黑河中游绿洲土壤物理性质的时空变异性研究[D];中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心);2014年
2 周斌;河水漫溢对荒漠河岸林植被及土壤的影响[D];新疆大学;2011年
3 王云强;黄土高原地区土壤干层的空间分布与影响因素[D];中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心);2010年
4 付晓莉;水蚀风蚀交错区土壤水、碳、氮、磷分布及有关过程对植被类型的响应[D];中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心);2010年
5 万素梅;黄土高原地区不同生长年限苜蓿生产性能及对土壤环境效应研究[D];西北农林科技大学;2008年
6 胡顺军;塔里木河干流流域生态—环境需水研究[D];西北农林科技大学;2007年
7 孙永强;塔里木河中下游植被受损动因及其恢复重建对策[D];新疆农业大学;2005年
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1 马欣欣;天津地表水体、表层沉积物与植物有机氮同位素特征及其环境意义[D];天津师范大学;2012年
2 张艳丽;皇甫川流域坡面植被数量特征初步分析[D];内蒙古大学;2008年
3 冉大川;皇甫川流域水土保持综合治理的水沙响应及治理方略研究[D];西安理工大学;2006年
4 彭浩;黄土区土壤钾素径流流失规律研究[D];西北农林科技大学;2002年
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1 王立权;雪被—农田土壤复合系统复杂性分析及水热互作效应研究[D];东北农业大学;2014年
【二级参考文献】
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1 牛俊杰;赵景波;王尚义;;论山西褐土区农田土壤干燥化问题[J];地理研究;2008年03期
2 高清竹;万运帆;李玉娥;林而达;杨凯;江村旺扎;王宝山;李文福;;基于CASA模型的藏北地区草地植被净第一性生产力及其时空格局[J];应用生态学报;2007年11期
3 艾丽;吴建国;朱高;刘建泉;田自强;苌伟;夏新;;祁连山中部高山草甸土壤有机碳矿化及其影响因素研究[J];草业学报;2007年05期
4 李玉强;赵哈林;赵学勇;云建英;刘新平;;沙漠化过程对植物凋落物分解的影响[J];水土保持学报;2007年05期
5 蒙吉军;王钧;;20世纪80年代以来西南喀斯特地区植被变化对气候变化的响应[J];地理研究;2007年05期
6 ;Effects of Long-Term Application of Inorganic Fertilizers on Biochemical Properties of a Rice-Planting Red Soil[J];Pedosphere;2007年04期
7 赵景波;孙桂贞;岳应利;陈宝群;;关中平原人工林地的干层及其成因[J];地理研究;2007年04期
8 侯英雨;柳钦火;延昊;田国良;;我国陆地植被净初级生产力变化规律及其对气候的响应[J];应用生态学报;2007年07期
9 赵凤岐;董宽虎;刘文忠;;山西苜蓿产业化发展模式与内涵的探讨[J];草业学报;2007年03期
10 赵哈林;苏永中;张华;赵丽娅;周瑞莲;;灌丛对流动沙地土壤特性和草本植物的影响[J];中国沙漠;2007年03期
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1 闫宝龙;赵清格;张波;李雅璐;赵鹏武;张昊;;不同植被类型对土壤理化性质和土壤呼吸的影响[J];生态环境学报;2017年02期
2 邓先武;;探究地表植被类型对流水速度、径流量的影响[J];中学地理教学参考;2016年23期
3 周秋文;罗娅;苏维词;张军以;;基于多元信息的岩溶区植被类型信息快速提取方法构建[J];生态科学;2015年01期
4 刘玉梅;薛龙义;;不同植被类型区的退耕还林地块分析[J];城市地理;2017年18期
5 黎国强;杨宇明;肖文;;滇金丝猴栖息地植被类型研究[J];西部林业科学;2007年01期
6 胥晓;吴勇;廖咏梅;;四川小河沟自然保护区植被类型在地形上的分异研究[J];西北植物学报;2006年03期
7 黎国强;杨宇明;肖文;;滇金丝猴栖息地植被类型研究[J];林业调查规划;2006年05期
8 李斌超;;大别山北部森林变化对水土流失的影响及其对策[J];生态学杂志;1987年02期
9 周秀佳;马炜梁;刘永强;;西天目山森林植被类型及其分布规律[J];生态学杂志;1987年03期
10 陈树培;;中国的几种植被类型 (Ⅰ)热带雨林[J];生物学通报;1987年04期
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1 药静宇;王国印;李晨蕊;于海鹏;;不同区域典型植被类型的净生态系统碳交换特征[A];第33届中国气象学会年会 S11 大气成分与天气、气候变化及环境影响[C];2016年
2 陈灵芝;;中国植被类型多样性及其保护对策[A];生物多样性研究进展——首届全国生物多样性保护与持续利用研讨会论文集[C];1994年
3 高贤明;王巍;华日刚;黄远超;欧阳彦如;;河南省连康山自然保护区植被类型的研究[A];生物多样性与人类未来——第二届全国生物多样性保护与持续利用研讨会论文集[C];1996年
4 王勇;杨瑞;;楠杆自然保护区不同植被类型土壤物理特性及涵养水源功能分析[A];中国植物学会八十五周年学术年会论文摘要汇编(1993-2018)[C];2018年
5 董叶辉;南颖;;延边地区近十年来植被覆盖变化特征研究[A];中国地理学会百年庆典学术论文摘要集[C];2009年
6 彭代亮;刘良云;胡勇;刘玲玲;;基于GIMMS NDVI的亚欧大陆FPAR反演[A];第十七届中国遥感大会摘要集[C];2010年
7 高贤明;王巍;李庆康;马克平;陈灵芝;;中国暖温带中部山区主要自然植被类型[A];生物多样性保护与区域可持续发展——第四届全国生物多样性保护与持续利用研讨会论文集[C];2000年
8 张仕艳;原海红;宋菊萍;苏子清;宋江凡;;澜沧江上游不同植被类型土壤生化特征研究[A];中国水土保持学会水土保持规划设计专业委员会2015年年会论文集[C];2015年
9 李良厚;范定臣;王晶;;太行山南段石灰岩低山区植被类型布局优化研究[A];第二届全国水土保持生态修复学术研讨会论文集[C];2010年
10 雷泽勇;刘心玲;周凤艳;王国臣;;章古台沙地主要植被类型下地被物特征研究[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
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1 深圳特区报评论员;为国际植物学大会烙上“深圳印记”[N];深圳特区报;2017年
2 李晓丽 贾达明;退耕后 还林还是还草?[N];人民政协报;2001年
3 陈昌毓;甘肃黄土高原气候植被类型与生态建设[N];中国气象报;2000年
4 本报记者 郭起豪;土壤呼吸里的“碳秘密”[N];中国气象报;2013年
5 周飞 申卫军;大气CO_(2)浓度影响土壤呼吸[N];广东科技报;2009年
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1 付晓莉;水蚀风蚀交错区土壤水、碳、氮、磷分布及有关过程对植被类型的响应[D];中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心);2010年
2 罗佳;武陵山区小流域不同植被类型水文生态功能研究[D];中南林业科技大学;2018年
3 张鸽香;城市不同植被类型土壤呼吸与微生物量碳研究[D];南京林业大学;2011年
4 田琴;黄土丘陵区典型植被类型土壤微生物及异养呼吸特征[D];中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心;2017年
5 郭晓平;亚热带典型植被类型土壤水变化规律及影响机制研究[D];南京林业大学;2017年
6 陈晓燕;大青山前山区主要植被类型土壤水分动态和植被承载力研究[D];内蒙古农业大学;2010年
7 黄玮;武夷山不同海拔植被中源头溪流可溶性有机碳特征[D];南京林业大学;2013年
8 宁金魁;北京西山地区典型植被类型森林发展类型设计研究[D];北京林业大学;2009年
9 王蕊;渭北旱塬农田土壤呼吸温度敏感性变化特征[D];西北农林科技大学;2018年
10 谢锦升;植被恢复对退化红壤易变碳及土壤呼吸的影响[D];北京林业大学;2005年
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1 陈思思;中国东部典型海岛植被特征及其与环境关系的研究[D];上海海洋大学;2018年
2 陈国靖;宁南黄土丘陵区土壤理化性质对不同植被恢复模式的响应[D];宁夏大学;2018年
3 刘秋雨;三种典型植被类型下Biome-BGC生态过程模型与遥感观测LAI的数据同化研究[D];西北农林科技大学;2018年
4 孙力;天山森林不同植被类型土壤有机碳组分动态[D];新疆大学;2018年
5 谷宁;校园人工绿地不同植被类型雨水蓄滞能力研究[D];西北农林科技大学;2017年
6 郭颖;青藏高原不同植被类型土壤磷分布特征及影响因素[D];天津师范大学;2017年
7 刘雷;黄土丘陵区不同植被类型土壤团聚体稳定性及有机碳官能团评价[D];西北农林科技大学;2013年
8 刘洁;水蚀风蚀交错区不同植被类型对土壤养分的影响[D];西北农林科技大学;2008年
9 徐娇;南京城市绿地不同植被类型土壤呼吸的研究[D];南京林业大学;2009年
10 韩丽;赛罕乌拉自然保护区不同植被类型下土壤理化性状的对比研究[D];内蒙古农业大学;2010年
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