渭北黄土高原植被恢复过程中的土壤质量演变

摘要

黄土高原地区土地资源丰富，生态环境脆弱。为了合理利用和保护土地资源，防止水土流失和土壤退化，我国较早就进行了“三北”防护林工程建设和大规模水土保持工作，开展人工植树，造林种草。位于黄土高原渭北台塬沟壑区的永寿县马莲滩林场就是重点建设区域之一，经过多年的植树造林，该地区地表植被覆盖度明显提高，有效地控制了水土流失，生态环境得到逐步改善，同时，植被的恢复重建也促进了土壤形成发育，使土壤的性质得到改善，土壤质量明显提高。本研究通过野外考察和室内分析，从发生学的角度，分析严重退化生态系统植被恢复对土壤质量的影响和作用，评价不同恢复措施的土壤效应，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.植被恢复过程中土壤基本化学性质变化特征 ①土壤有机质，氮素、磷素和钾素恢复植被能够大幅度提高土壤有机质和氮素含量，一般表现为刺槐成林＞草地＞豆科树种＞非豆科树种(混交林)＞中幼林＞耕地＞撂荒地。一般都为表层高，到20-40cm急剧下降，40-100cm趋于稳定；钾素增量相对较小，磷素变化无明显规律。 ②土壤交换性能和酸碱性土壤表层CEC相对较高，成林和天然草地土壤CEC最大，其次灌木林地、混交林地和中幼乔木林地，撂荒地最低；成林同体几乎无石灰反应，CaCO3含量很少；各种利用方式pH值变异很小。 2.植被恢复过程中机械组成和矿质元素变化特征 ①土壤机械组成研究区剖面绝大部分属于粘壤土；土壤粘粒含量成年刺槐林＞成年油松林＞灌草地＞混交林＞中幼林＞撂荒地。 ②土壤矿质元素不同利用方式土壤矿质元素的含量都以SiO2、Al2O3、CaO和Fe2O3为主；土壤SiO2含量变化很小；纯林与混交林Al2O3、Fe2O3、TiO2、MnO含量差别不明显，成林土壤均明显高于中幼林，且各剖面在土层中下部有不同程度的富集；不同植被类型CaO均值顺序为：混交林＞中幼林＞草地＞成林，成年油松林土壤CaO含量最低。研究全部剖面都具有较稳定的硅铝率、硅铁率和硅铝铁率；一般土壤硅铝率、硅铁率和硅铝铁率都随着剖面深度的增加而降低，底层又有所回升，说明成土过程中化学元素发生了一定的淋溶、淀积。 ③土壤矿质元素含量与土壤质地密切相关植被对土壤的改良是一种正向持续反馈机制。时间越长，效果越明显。 3.植被恢复过程中氧化铁变化特征 ①植被覆盖下的土壤中出现淋溶和一定程度的氧化铁富集，混交林的这种趋势比较明显。随着树龄增长，土壤中的全铁含量有所增加。 ②植被覆盖下的土壤表层的游离度最大，灌木植被覆盖下土壤的游离度度超过针叶类植被覆盖下的土壤，纯林和混交林之间差别则不明显。随着树龄的增长，游离铁含量和游离度均有所增加。 ③不同植被之间以及纯林和混交林之间活性度的差别不明显，成林活性铁含量和活化度与幼林相比明显上升。 ④表层土壤络合铁含量及络合度大于其他各层，针叶林土壤中的络合铁含量及络合度高于灌木林，混交林的络合铁含量及络合度超过纯林，随着树龄的增长，成林各个层次的络合铁含量及络合度均高于幼林。 4.植被恢复过程中微量元素变化特征 ①植被覆盖下的土壤中有效态铜、锌、锰的含量有增加的趋势，且随着土层深度的增加而减少，表现出明显的表层积累特性。 ②混交林和纯林相比，0～5cm表层中有效态铜、锌、锰的含量比较接近，表层以下则有升有降。 ③随着树龄的增长，植被覆盖下的土壤中有效态铜、锌、锰的含量有增加的趋势，其中过熟沙棘林的改良效果低于成年林，与中幼龄林比较接近。 ④研究区土壤有效铜含量比较丰富，在植被恢复的过程中有效锌含量提高明显，并以成年乔木的改良效果最好；土壤中锰的供给状况很差，缺锰程度较严重。

目录

文摘

英文文摘

研究生学位论文的独创性声明、导师指导研究生学位论文的承诺及关于其他单位与人员对研究生学位论文使用授权的说明

第一章文献综述

第二章研究背景、内容、方法和技术路线

第三章植被恢复过程中土壤基本化学性质变化特征

第四章植被恢复过程中土壤机械组成及矿质元素变化特征

第五章植被恢复过程中土壤氧化铁变化特征

第六章植被恢复过程中土壤微量元素变化特征

第七章结论与讨论

参考文献

致谢

作者简介