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秦巴山区弃渣场植被恢复过程中土壤—植被响应研究

屈晓婉  
【摘要】:高速公路是国家的基础设施。然而在修建高速公路同时,由于高填深挖,产生大量的弃渣场,土质松散堆积,极易产生水土流失。弃渣场植被恢复成为人为水土流失研究的热点问题。本文采用野外调查和室内实验相结合的办法,应用空间代时间的方法,以秦巴山区不同植被恢复年限(0、2、5、7、15a)的13个弃渣场为研究对象,调查分析13个样地的土壤化学性质及酶活性、相应地上植被生长状况、土壤种子库种类及数量等内容,揭示陕南秦巴山区弃渣场植被恢复过程中土壤性质与植被生长的响应规律,探讨植被恢复过程中土壤种子库状况及对地表植被的相似性关系,为人为水土流失治理提供科学依据。主要研究结论如下: (1)植被恢复初期,渣场土壤有机质和全氮含量比较贫乏,随着植被恢复时间的延长,其含量呈增加趋势,且其增加幅度随着恢复年限的增加而逐渐减小。不同恢复年限的渣场0-5cm土层速效磷和速效钾含量差异极显著(P0.01),硝态氮含量差异显著(P0.05),5-10cm土层硝态氮、铵态氮和速效钾含量差异极显著。磷酸酶活性和过氧化氢酶活性在植被恢复过程中变化趋势不明显,脲酶活性随着植被恢复年限的不同呈加趋势。 (2)无论恢复年限,渣场土壤有机质和全氮之间显示出极显著正相关关系(P0.01)。0-5cm土层全氮含量与磷酸酶、脲酶活性呈极显著正相关关系,与速效钾含量呈显著正相关关系,有机质含量与速效钾含量呈极显著正相关关系,与脲酶活性呈极显著正相关关系,与过氧化氢酶活性呈显著正相关关系。 土壤酶活性与土壤养分含量相关性较明显(P0.05),相关性大小表现为脲酶磷酸酶过氧化氢酶。脲酶活性与土壤有机质和全氮含量呈极显著的正相关(P0.01),说明脲酶在土壤C、N转化过程中作用很大。 (3)覆土措施可以改善渣场土壤环境状况,有利于植被恢复。覆土措施与不覆土措施相比,土壤有机质和全氮含量差异较为明显,覆土措施的有机质和全氮含量是不覆土措施的1.5倍左右,速效养分含量对比不明显。覆土可以增加渣场有机质含量,但短期内不能改善土壤酶活性,约5年后,覆土渣场的磷酸酶和脲酶活性会明显高于未覆土渣场。 (4)渣场恢复初期,自然植被生长状况较差,盖度低,多样性指数也比较低,以一年生草本植物为主。人工植被生长较好。人工恢复植被渣场的土壤养分低于自然恢复植被的渣场。随着恢复年限的增加,人工植被改良土壤的效果逐步显现出来,养分含量提高较快,这是因为人工恢复植被会增加土壤的生物量。同时随着恢复年限的增加,多年生植物逐步入侵,在群落中所占比例增加,多样性指数呈增加趋势。 (5)土壤种子库与地上植被具有一定程度的相似性,但随着渣场覆土和无覆土措施的差异,和恢复年限,其相似性程度有显著不同。如覆土人工恢复2年植被的渣场相似性系数最大,达到0.45;无覆土自然恢复15年渣场相似性程度较差,为0.05。


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