黄土高原第Ⅰ副区不同植被条件下土壤有机质及氮素的分布与迁移行为研究

摘要

本试验以水土流失最为严重的黄土高原第I副区的米脂县为例，通过野外考察、定点试验和室内分析，研究了该区退耕坡地人工植被恢复过程中不同植被覆盖条件下土壤有机质、氮的分布与迁移行为；探讨了不同坡度、坡位及坡向对该区人工刺槐林土壤矿质全氮、硝态氮迁移及富集区域的影响；选择坡度、坡向与地形基本一致的农田和柠条林进行了施肥后硝态氮迁移速度试验，研究了农田硝态氮迁移行为与人工柠条林地硝态氮迁移行为之间的差异，明确了施肥后不同植被条件下土壤硝态氮的迁移量及迁移行为。以实验结果为依据，评价了该区坡地不同植被恢复过程中土壤养分的迁移、富集区域及效应，为正在开展的西部生态环境建设提供理论依据和技术支持。主要结论如下： 1.不同植被覆盖条件下土壤有机质含量差异很大，所有退耕的阔叶林地及牧草地均比农田高，0-20cm土层差异尤为明显，在12种不同植被的土壤剖面上有机质平均含量最高的是刺槐，达到4.84g．kg-1，柠条、杏树和枣树次之，而油松和侧柏林下土壤有机质含量最低；其土壤有机质含量由高到低的顺序为刺槐>柠条>杏树>枣树>荒草>杨树>苜蓿>梨树>土豆>糜子>油松>侧柏。说明阔叶林对土壤有机质的贡献大于农田，农田大于针叶林。 同一植被条件下不同坡位土壤有机质含量差异明显，柠条林在0-20cm土层有机质含量变化均表现出坡底>坡顶>坡中的趋势，说明黄土高原坡地普遍存在着有机质的迁移现象，其迁移方向是由坡顶向坡底迁移，但坡顶迁移强度小于坡中。土壤有机质的迁移因植被类型的不同迁移速度有明显的差异，柠条林迁移强度小于刺槐林，刺槐林小于杏树林。 2.在不同植被覆盖条件下，土壤剖面全氮含量差异很大，其都有沿剖面垂直向下逐渐减小的趋势，且因植被不同而不同，在0-200cm土层内，供试的12种植被土壤中全氮含量最大是柠条、刺槐，分别比最低的油松高91.67％和83.33％；由高到低的顺序为：柠条>刺槐>杨树>杏树>土豆>荒草>侧柏>梨树>枣树>苜蓿>油松。在同种植被不同坡位方面可以看出，在0.100cm土壤中硝态氮的含量各植被均表现出沟底>坡顶>坡中，说明土壤全氮坡顶、坡中流失，坡底富集。 3.退耕坡地从坡顶到坡底土壤硝态氮含量依次增加，参试的各种植被均表现出坡底硝态氮含量明显高于坡顶和坡中，在0-20cm表层土壤中，刺槐土壤坡底硝态氮含量为5.44 mg·kg-1，坡中为3·23 mg·kg-1、坡顶为4.44 mg·kg-1，坡底比坡中高68.4％、比坡顶高22.5％，说明硝态氮在该区坡地迁移非常活跃。土壤硝态氮的迁移与坡向、坡度有关，在0-200cm土壤剖面上阴坡硝态氮含量是阳坡的1.55倍；坡度越大迁移越活跃。 4.施肥实验证明，在该区农田坡地硝态氮迁移非常活跃，每年坡向性迁移达1.5-2m，垂直方向迁移60-80cm，当肥料施入量大于植被利用量时，就发生硝态氮迁移，逐渐向坡底富集；人工柠条林土壤硝态氮的迁移明显小于坡地农田，所以该区退耕还林以及科学使用化肥是避免硝态氮的迁移、防止河流水体富营养化，改善环境的有效举措。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景和立体依据

1.2课题研究的目的和意义

1.3研究现状

1.3.1黄土高原植被恢复研究现状

1.3.2黄土高原土壤氮素的改善与迁移研究现状

1.3.3不同立地方式下土壤肥力研究状况

1.3小结

第二章试验概况

2.1试验区概况

2.1.1地质地貌

2.1.2气候条件

2.1.3植被类型

2.2研究目标与内容

2.2.1研究目标

2.2.2研究内宾

2.3研究方案与技术路线

2.3.1实验设计

2.3.2技术路线

2.4材料与方法

2.4.1供试材料

2.4.2分析项目与测定方法

2.4.3数据处理统计方法

第三章黄土高原不同植被对土壤有机质及氮素的影响

3.1植被和地形对土壤有机质的影响

3.1.1不同植被对土壤有机质含量的影响

3.1.2同一植被不同坡位对土壤剖面有机质的影响

3.2植被和地形对土壤全氮的影响

3.2.1不同植被对土壤全氮含量的影响

3.2.2同一植被不同坡位对土壤剖面全氮的影响

3.3不同植被对土壤有效氮含量的影响

3.4讨论与小结

第四章黄土高原峁状丘陵沟壑区植被建设中陡坡人工刺槐林土壤矿质氮的积累与变化

4.1不同坡位土壤硝态氮的分布

4.2不同坡向对刺槐林覆盖的土壤硝态氮的影响

4.3不同坡度对刺槐林土壤硝态氮的影响

4.4讨论

第五章施肥后不同植被土壤中硝态氮的迁移研究

5.1施肥后农田土壤剖面硝态氮的迁移情况

5.2施肥后柠条土壤剖面硝态氮的迁移情况

5.3结果与讨论

第六章结论与展望

6.1本论文的主要结论

6.2研究特色及创新点

6.3不足之处

6.4研究展望

参考文献

致谢

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