喀斯特石漠化治理区土壤环境对作物品质的制约作用——以刺梨、核桃为例

摘要

阐明喀斯特石漠化地区土壤环境对作物品质的制约作用显得尤为必要，这为促进石漠化地区生态建设与区域经济的全面发展，调整该地区产业结构以形成以特色经济作物为主的生态衍生产业提供参考依据。结合地理学、农学、植物生态学、土壤化学等多种学科指导思想以及石漠化生态修复理论、可持续发展理论、土壤环境调控理论，在代表中国南方喀斯特生态环境总体结构的贵州高原山区，选择毕节撒拉溪喀斯特高原山地潜在-轻度石漠化综合防治示范区，通过文献查阅分析法、综合分析法、比较分析法、定量与定性分析法等研究方法，在 2015-2016 年本底调查的基础上，甄选特色经济作物中具有代表性的刺梨(Rosa roxburghhii)、核桃(Juglans regia)，于2017年4月和10月进行野外采样，采样划分溶蚀洼地、侵蚀台地、庭院种植和山地坡面四类地形区、共获取198个土壤与果实样品21个分析指标做2次重复，对3924个数据进行数理统计，分析土壤理化形状和果实品质特征，并以土壤理化性质为代表的土壤环境对刺梨、核桃果实品质的制约，评估刺梨和核桃种植地的土壤环境质量，得出石漠化地区不同地形区土壤环境对刺梨、核桃果实品质的制约以及提出优化土壤环境的调控建议。 1.以描述性统计研究不同地形种植的刺梨和核桃土壤环境中物理和土壤养分状况征，发现不同地形区中土壤环境表现出显著的差异。这是由石漠化治理模式和地形构成的差别所致。溶蚀洼地受人为干扰少，降雨冲刷的土壤蓄积形成一定量的养分并在此处堆积；侵蚀台地以刺梨和核桃进行间作种植，这导致刺梨与核桃在根系生态位构成养分上的竞争，进而影响；核桃种植于生物梯改造的山地坡面中，而刺梨以单一形式种植于坡面上，这构成两者的土壤理化性质差异。此外，庭院种植核桃受制于人为经营管理的因素，构成土壤环境中物理与化学性质不同于其他地形区。 2.对石漠化治理区中不同地形种植的，刺梨和核桃的果实品质特征进行研究。受不同地形区的影响差异明显：(1)刺梨单果质量与果形指数均表现为：侵蚀台地＜山地坡面＜溶蚀洼地；(2)刺梨可溶性固形物表现为溶蚀洼地＞侵蚀台地＞山地坡面；(3)刺梨维生素C和SOD均表现为侵蚀台地＞溶蚀洼地＞山地坡面；(4)核桃单果质量与核桃壳平均厚度、核桃氨基酸均表现侵蚀台地＞山地坡面＞庭院种植；(5)核桃果形指数表现为山地坡面＞侵蚀台地＞庭院种植；(6)核桃蛋白质表现为侵蚀台地＞庭院种植＞山地坡面。 3.运用相关性对实验数据进行分析，初步揭示石漠化土壤环境对刺梨、核桃品质的制约关系。溶蚀洼地中刺梨种植地土壤毛管孔隙度的高低、毛管水的含量、土壤速效磷含量(P<0.05)是影响刺梨可溶性固形物的因子；在侵蚀台地的刺梨种植地土壤容重与土壤总孔隙度状况对刺梨可溶性固形物构成影响(P<0.05)，刺梨维生素C的积累和合成，受土壤毛管孔隙度、毛管持水量、土壤有机质(P<0.05)的影响；在山地坡面中的刺梨种植地土壤含水量和毛管持水量的高低、土壤有机质含量(P<0.05)是影响刺梨可溶性固形物的因子。 4.在庭院种植的核桃种植地土壤总孔隙度对核桃单果质量构成显著正相关关系(P<0.05)，土壤非毛管孔隙度与核桃壳平均厚度为极显著正相关关系(P<0.001)，核桃壳平均厚度与之有关，土壤全氮对核桃果形指数构成显著正相关关系(P<0.05)；侵蚀台地中土壤速效钾对核桃果形指数有显著正相关关系(P<0.05) ，土壤全钾对核桃蛋白质构成显著正相关关系(P<0.05)，土壤全钾为植物生长和发育影响核桃蛋白质的积累与合成具有一定的作用。而山地坡面中种植的核桃土壤容重和土壤全磷对核桃壳平均厚度构成显著正相关关系(P<0.001)，土壤全磷对氨基酸构成极显著负相关关系(P<0.05)，表明土壤全磷的高低影响核桃氨基酸的积累与合成。 5.通过对石漠化刺梨和核桃种植地土壤环境质量评价，提供石漠化治理区刺梨、核桃种植地土壤改良的调控建议。受不同石漠化治理模式和不同地形区的影响，评价分值大小为刺梨种植地溶蚀洼地0.790＞侵蚀台地0.635＞山地坡面0.412，核桃种植地则为山地坡面0.775＞庭院种植0.608＞侵蚀台地0.544。经过评价对比，核桃种植地土壤养分综合评价分值(0.642) 大于刺梨种植地(0.612)。通过土壤改良、田间管理以及生态调控等措施，形成生草栽培、土壤砂黏性调控、土壤深翻催熟以及间作行距的调控建议，充分考虑到不同地形区的种植特性，通过土壤改良建议措施进行优化，以达到土地空间资源利用最大化的目的。

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摘 要

Abstract

前 言

一 研究现状

1 土壤环境对作物品质的制约作用

2 石漠化治理区土壤环境对作物品质的制约作用

3.1 文献的获取与论证

3.4 国内外拟解决的关键科技问题与展望

二 研究设计

1 研究目标与内容

1.1研究目标

1.2 研究内容

1.3 研究的特色与创新之处

2.1 技术路线

2.2 研究方法

2.3 实验方案

3 研究区选择与代表性

3.1 研究区选择的依据和原则

3.2 研究区基本特征与代表性论证

4 材料数据获取与可信度分析

三 石漠化治理区土壤环境对刺梨、核桃果实品质的制约

1 石漠化治理区刺梨、核桃种植地土壤环境特征

1.1 刺梨、核桃种植地土壤物理性状特征

1.2 刺梨、核桃种植地土壤土壤养分特征

2 刺梨、核桃种植地果实品质特征

2.1 刺梨种植地果实品质特征

2.2 核桃种植地果实品质特征

3 石漠化土壤环境对刺梨果实品质的制约

3.1 土壤物理性质对刺梨果实品质的制约

3.2 土壤养分对刺梨果实品质的制约

3.3 土壤物理性质对核桃果实品质的制约

3.4 土壤养分对核桃果实品质的制约

四 基于MDS对石漠化治理区刺梨、核桃种植地土壤环境质量评价

1 刺梨、核桃种植地土壤环境质量评价

1.1 刺梨、核桃种植地土壤环境最小数据集的确定

1.2 刺梨、核桃土壤环境质量综合评价

2 石漠化治理区刺梨与核桃种植地土壤环境质量评价对比

五 石漠化治理区刺梨与核桃种植地土壤环境优化与调控对策

1 刺梨与核桃种植地土壤环境背景

2刺梨、核桃种植地土壤环境优化调控建议

六 结论与讨论

附表 全国土壤二次普查分类标准

致 谢

攻读学位期间科研及获奖情况

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