黃土區(qū)植物根系與冠層對(duì)土壤侵蝕的調(diào)控作用及其對(duì)變化環(huán)境的響應(yīng).pdf

1、植被對(duì)土壤侵蝕的控制是通過地上冠層和地下根系兩部分共同實(shí)現(xiàn)的。以往研究主要集中于植被的地上部分，對(duì)植物根系的研究及根系與冠層調(diào)控土壤侵蝕的貢獻(xiàn)率還亟待加強(qiáng)。從黃土高原典型植物細(xì)根分布特征入手，結(jié)合CO2倍增條件下的根系與冠層動(dòng)態(tài)，研究根系與冠層對(duì)坡面侵蝕的調(diào)控作用，闡明根系與冠層在減水減沙中的貢獻(xiàn)率，明確植物根系與土壤抗侵蝕能力的相關(guān)關(guān)系，并結(jié)合小流域多年植被與侵蝕動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行植被—侵蝕互動(dòng)效應(yīng)模擬研究。取得了如下主要研究結(jié)論：

2、 （1）與正常CO2濃度（350~375 μmol·mol-1）相比，CO2濃度倍增（700 ± 50μmol·mol-1）后植物（紅豆草）生物量顯著增加25.07 ％，但其根冠比（R:S）卻沒有明顯變化。在黃土高原地區(qū)，植物細(xì)根參數(shù)（生物量、根長(zhǎng)密度和根系表面積）在土壤剖面分布特征基本相似，一般隨土層加深而降低，在0~30 cm土層內(nèi)細(xì)根生物量、根長(zhǎng)密度和根系表面積要顯著高于下層土壤。隨土壤含水量增加，細(xì)根生物量和根系表面積密度增加；

3、同時(shí)根系生物量和根系表面積密度也隨土壤容重增加而降低，而與土壤有效N卻沒有明顯的相關(guān)性。 （2）坡面種植人工牧草后，土壤有機(jī)質(zhì)和水穩(wěn)性團(tuán)聚體增加，土壤抗侵蝕能力顯著增強(qiáng)。植物根系具有很大的減沙貢獻(xiàn)率，從模擬實(shí)驗(yàn)初期到末期，黑麥草和紅豆草根系的減沙貢獻(xiàn)率分別由72 ％和16 ％增加到96 ％和93 ％。相反，植物地上冠層在減少坡面產(chǎn)流中則表現(xiàn)出較大的貢獻(xiàn)作用。根系表面積密度可以定量的描述根系對(duì)土壤抗侵蝕能力的強(qiáng)化效應(yīng)和對(duì)入滲速率的

4、增強(qiáng)效應(yīng)。 （3）隨植被正向演替，表層(0~10 cm)和亞表層(15~30 cm)土壤的抗沖性明顯增大，但底層(30~50 cm)土壤其抗沖性沒有明顯的差異。土壤抗沖性的大小一方面取決于土壤中細(xì)根根系表面積密度，另外還與土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量和土壤微生物數(shù)量密切相關(guān)。人為干擾對(duì)土壤生態(tài)因子具有明顯的影響，植被砍伐、林地開墾使土壤理化性質(zhì)變差，土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量和土壤微生物數(shù)量降低，土壤抗沖性能減弱侵蝕加劇。（4）植被侵蝕動(dòng)力學(xué)