半干旱黄土丘陵区不同恢复人工林土壤碳组分分异性研究

发布时间：2020-07-04 13:22

【摘要】：黄土高原植被恢复初期所种植的单一林种随着恢复年限的增加近年来出现了严重退化现象,为改善植被现状,“十二五”期间开始利用添加不同植物物种,以混交林代替单一林地的方式对现有退化植被群落结构进行改善。为探究植被恢复对不同土壤碳组分的影响,本文通过野外调查取样和室内试验分析的方法,选取了黄土高原龙滩流域立地条件相似的白杨纯林、白杨+5年生油松混交林、白杨+10年生油松混交林、油松纯林、山杏纯林、山杏+5年生樟子松混交林、山杏+5年生云杉混交林等7块样地,收集并测定了7块样地中细根生物量、凋落物量和凋落物化学性质,对比分析了不同纯林之间、退化山杏纯林及其山杏樟子松和山杏云杉混交林之间、退化白杨纯林及不同恢复年限白杨油松混交林之间土壤碳组分的差异,研究了退化林地群落结构调整后的碳组分变化,探讨了该地区植被恢复过程中土壤碳变化驱动因子对土壤碳的影响并解释了土壤碳变化的直接驱动因子和间接驱动因子。更好的阐明了半干旱黄土丘陵区人工植被恢复过程与土壤碳组分变化之间的关系,为半干旱黄土丘陵区人工林植被的有效恢复和生态系统服务功能的提升提供科学依据。主要结论如下:(1)不同恢复树种人工林土壤有机碳含量与其重组组分含量表现相似,上层(0-40cm)和下层(40-100 cm)之间有所差别,0-40 cm土层,白杨纯林的土壤有机碳及其重组组分含量最低,山杏最高;40-100 cm土层,山杏纯林含量最低,白杨最高。0-40 cm土层内,白杨纯林的土壤轻组有机碳含量低于山杏和油松纯林,40-100 cm土层,三种林地土壤轻组有机碳无显著差异。三种人工林地土壤无机碳均有明显脱钙现象,但含量最高的土层有所差别。三种人工恢复林地下,土壤全碳平均含量由高到低依次为山杏纯林油松纯林白杨纯林,土壤全碳含量差异主要体现在土壤上层(0-20 cm)。(2)退化林地植被群落结构调整后,相较于单一纯林,混交林的土壤有机碳变化类似,均有不同程度的提升,而不同混交林下土壤重组有机碳和轻组有机碳变化不同。相对于山杏纯林,山杏+樟子松混交林的土壤轻组和重组有机碳均有所增加,而山杏+云杉混交林的土壤轻组有机碳含量有所下降;白杨油松混交林的土壤轻组有机碳先增加后减少,而重组有机碳持续增加,有机碳增加主要来源于重组有机碳。单一纯林调整为混交林后,表层无机碳含量依然低于其他土层,无机碳含量最大土层朝地表上移且含量高于纯林。混交林地的土壤全碳含量高于单一纯林。退化林地植被群落结构调整形成混交林后,土壤有机碳及其重组组分、土壤无机碳、土壤全碳含量均随着植被恢复年限的增加而升高。在单一退化林地内续种不同物种调整为混交林的结构改变方式能够提高土壤的固碳潜力。(3)白杨、山杏和油松三种人工恢复树种相较,油松纯林的土壤固碳效果最好,白杨最差。退化纯林植被群落结构调整为混交林后,土壤有机碳储量、无机碳储量和全碳储量均有不同程度的升高;退化白杨纯林调整为白杨油松混交林后,白杨+油松混交林的土壤有机碳储量和全碳储量随着植被恢复年限的增加而增长,混交林的结构调整方式能够提高土壤的碳固存能力。(4)Pearson相关性分析表明,土壤全碳含量与土壤有机碳、土壤重组有机碳、土壤含水量、细根生物量、土壤全氮、微生物量碳和氮均呈极显著正相关关系,与土壤无机碳含量、土壤重组碳含量呈显著正相关关系,与土壤容重和土壤pH呈极显著负相关关系。土壤有机碳含量与土壤轻组、重组有机碳、细根生物量、土壤全氮含量、土壤含水量、微生物量碳、氮呈极显著正相关关系,与土壤容重和土壤pH呈极显著负相关关系,与剩余指标无显著相关性。土壤无机碳与与微生物量碳和微生物量氮呈显著负相关关系。通径分析结果表明,黄土高原龙滩流域人工林植被恢复过程中,土壤含水量、容重、pH、全氮含量、细根生物量、微生物量碳和微生物量氮对土壤全碳变化都有较高的主导作用。其中,土壤含水量、全氮含量、细根生物量、微生物量碳和微生物量氮对土壤全碳变化起总的正向效应且主要为间接影响,土壤容重和pH对土壤全碳含量的变化起总的负向效应。土壤含水量、容重、pH、全氮含量、细根生物量、微生物量碳和微生物量氮对土壤有机碳变化均有较高的主导作用,土壤含水量、土壤容重、细根生物量、微生物量碳含量对土壤有机碳变化的主要贡献为间接效应,土壤pH和微生物量氮对土壤有机碳变化的直接和间接效应相当;土壤含水量、微生物量碳和微生物量氮与土壤无机碳都有负向决定作用,且土壤微生物量氮含量对土壤无机碳含量起着最大的负向直接作用,土壤pH对土壤无机碳含量起着主要的正向作用,土壤含水量对土壤无机碳含量起着主要的负向作用;驱动因子之间相互作用,共同主导不同土壤碳组分的变化。
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S725.7;S714
【图文】：

地理位置,龙滩,陇中,黄土丘陵

图 2-1 研究区地理位置Fig 2-1 Location of the study area（2）地貌条件龙滩流域位于陇中黄土丘陵梁峁沟壑区，海拔范围为 1840-2260 m。其最大特点是

技术路线图

【参考文献】