黃土高原丘陵溝壑區(qū)燕溝流域植被恢復(fù)對土壤質(zhì)量的影響研究.pdf

1、本文以黃土高原丘陵區(qū)燕溝流域土壤質(zhì)量隨植被恢復(fù)過程的演變特征為切入點，采用野外調(diào)查采樣和試驗分析相結(jié)合的研究方法，較深入研究了近100年植被演替及其對土壤物理、化學和微生物性質(zhì)的影響；通過主成分分析和相關(guān)分析，篩選了評價土壤質(zhì)量的指標，計算了表征土壤質(zhì)量的綜合指數(shù)(SQI)，研究結(jié)果加深了對植被恢復(fù)與土壤質(zhì)量相互作用的認識，為黃土高原生態(tài)修復(fù)提供了重要科學依據(jù)。主要結(jié)論如下： 1)燕溝流域植被自然恢復(fù)過程中群落演替特征為：狗尾草

2、+豬毛蒿+蟲實(植被恢復(fù)4a)-鐵桿蒿+披針葉黃花(植被恢復(fù)8a)-鐵桿蒿+長芒草+白羊草(植被恢復(fù)16a)-鐵桿蒿+杠柳(植被恢復(fù)29a)-狼牙刺+杠柳(植被恢復(fù)55a)-杜梨林(植被恢復(fù)100a以上)。隨著植被恢復(fù)年限的增加，物種豐富度指數(shù)呈現(xiàn)先增加(0-16a)后減少(16-55a)再增加(55-100a)的變化。 2)植被恢復(fù)對土壤物理性狀有變化明顯改善作用，以田間持水量和團聚體穩(wěn)定性表現(xiàn)最為突出。同對照農(nóng)地相比，隨著植

3、被的恢復(fù)，0-20cm土層的田問持水量比當年對照農(nóng)地增加16.74％～43.41％植被恢復(fù)55年后，改進Yoder濕篩法測定的大于0.25mm水穩(wěn)性團聚體含量增加66.31％，MDW也由植被恢復(fù)4年的0.65mm增加到植被恢復(fù)100年的2.41 mm。同改進Yoder濕篩法、LB快速濕潤法和震蕩法相比，LB慢速濕潤法更能代表團聚體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。 3)隨著植被的恢復(fù)，土壤有機碳、全氮、堿解氮、堿性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶活性逐漸增加。在

4、土壤剖面上，有機質(zhì)、全氮、堿解氮、速效磷、堿性磷酸酶活性、酶活性和蔗糖酶活性均表現(xiàn)出顯著的表聚現(xiàn)象，即隨著土層深度的增加，土壤養(yǎng)分含量和酶活性逐漸降低，其中0-5cm明顯大于5.10cm和10-20 cm，而5-10cm和10-20 cm的差異較少，但明顯大于20-40cm。 4)植被恢復(fù)過程中真菌數(shù)量、呼吸速率和微生物量碳、氮、磷隨植被恢復(fù)年限的增加而增加。在土壤剖面上，真菌數(shù)量、呼吸速率和微生物量碳、氮、磷均表現(xiàn)出顯著的表聚

5、現(xiàn)象，其變化規(guī)律與土壤養(yǎng)分和酶活性變化規(guī)律相同。 5)有機碳、全氮、堿解氮之間呈極顯著的線性關(guān)系，速效磷與總孔隙度有顯著的線性關(guān)系，堿性磷酸酶活性、脲酶活性、蔗糖酶活性、呼吸速率、微生物量氮、磷與有機碳和全氮呈極顯著線性相關(guān)，呼吸速率、微生物量磷與堿解氮呈極顯著的線性相關(guān)，堿性磷酸酶活性、蔗糖酶活性、微生物量氮與堿解氮呈顯著線性相關(guān)，微生物量碳氮之間呈極顯著的線性相關(guān)，微生物量氮磷之間也呈極顯著的線性相關(guān)。 6)通過相關(guān)

6、分析和主成分分析，篩選了有機碳、堿解氮、LB慢速濕潤MWD、蔗糖酶活性、真菌和微生物量磷6個土壤質(zhì)量敏感因子作為土壤質(zhì)量評價指標，計算出不同植被恢復(fù)年限下土壤質(zhì)量綜合指數(shù)(SQI)。SQI整體上隨植被恢復(fù)年限的增加呈逐漸上升的趨勢，植被恢復(fù)100a比當年對照農(nóng)地增加541.00％。土壤質(zhì)量隨植被恢復(fù)的響應(yīng)分為三個階段，第一階段(0-16a)是土壤質(zhì)量顯著上升階段，土壤質(zhì)量綜合指數(shù)從0.01增加到0.45；第二階段(16-55a)土壤質(zhì)量