荒漠草原人工柠条林防治土壤风蚀效应研究

【摘要】土壤风蚀是干旱、半干旱地区及部分湿润地区土地荒漠化过程的重要因素,严重影响此类地区的资源环境与可持续发展。柠条(CaraganaintermediaKuangetH.CFu)系落叶灌木,是我国北方地区主要的防风固沙和水土保持造林树种,在抑制土壤风蚀、防治土地荒漠化方面,发挥了重要作用。本文选择以位于毛乌素沙地南缘和黄土高原交错区的盐池县东北部的荒漠草原区人工柠条林为主要研究对象,在野外风蚀量定点连续观测、室内风蚀物测试分析和样带植被遥感动态监测的基础上,结合风沙物理学及恢复生态学理论,分析人工柠条林带间不同高度土壤风蚀量动态特征及其对风速风向的响应,定量评价其防治土壤风蚀效应,采用层次分析法从样地尺度分析不同因子对土壤风蚀的影响,同时,以风蚀监测点为中心沿不同方向设置样带,基于遥感技术获取样带内地表植被变化,从景观尺度,分析以柠条为主体的景观单元地表植被异质性对土壤风蚀的作用规律,为定量评价人工柠条林防风固沙效应及其科学管理提供理论依据。主要得出以下几个结果与结论：(1)研究区内全年平均风速为1.98m/s,风速大小表现出一定的季节性,平均风速春季开始逐渐增大,到6月达最大,风速大于3.4m/s的风力集中出现于春季,风速达8.0m/8以上的风力仅出现于春季。风速的季节性变化是导致研究区内土壤风蚀物数量也呈现季节变化的因素之一。(2)研究区1～5月主导风向为WNW-W,6～9月主导风向为S-SSE,10～11月主导风向为SW-SSW,12月主导风向是WSW。研究分析研究区内主导风向有助于指导柠条防护林建设,可根据主导风向来调整植被的种植方向,同时,来风方向植被和土地荒漠化空间的空间异质性在很大程度上影响土壤风蚀效应。(3)流动沙丘坡下每月土壤风蚀物随高度的增大而递减,其中90%的风蚀物集中在0-50cm内,土壤风蚀量在3、4、5月明显增大,占全年风蚀总量的74.4%。16a、25a、37a柠条带间土壤风蚀量均表现为随着时间的变化呈现先增大后减小的趋势,并且在5月中旬土壤风蚀量均达到一年中的最大值,由于该时段内研究区降雨稀少,且柠条及地表植被还未完全萌发,加之风速的不断增大导致了5月中旬风蚀量最大。(4)16a、25a、37a柠条带间土壤风蚀量均表现为春季>夏季>秋季>冬季。由于植被生长具有一定的季节性,而降雨量集中于秋季,加之风速大小的季节性,使得研究区内土壤风蚀量具有明显的季节性变化,且不同样地内春季风蚀量均显著大于其他季节,表明全年的土壤风蚀量大多数在春季产生,若有效防治土壤风蚀需在春季进行重点监控。(5)人工柠条林带间土壤风蚀量大小主要受风速、表层土壤含水量及植被盖度等因素影响,而降水量、植被冠幅及土壤表层温度等因素也会对风蚀量大小造成一定程度的影响。由于很难改变风速及土壤含水量,在进行风蚀防治过程中,可以通过增加地表植被盖度来减少土壤风蚀量,因此,柠条作为干旱地区生存力较强的地表植被能够发挥重要的作用；植被的冠幅大小也可间接影响风蚀过程中产生的风蚀量大小,因此在进行植被防治土壤风蚀措施中,尽可能保持植被冠幅的大小,可以在植被防治土壤风蚀过程中进一步减少风蚀量,增强柠条林的防风固沙作用。(6)16a、25a、37a柠条带间不同高度土壤风蚀物中有机碳含量和全氮含量均大于柠条带间表层土壤中有机碳含量与全氮含量,表层土壤全氮的迁移量大于有机碳,说明表层土壤养分损失以全氮为主；随着柠条种植年限的增加,土壤表层有机碳和全氮含量呈增大趋势,而风蚀物来源于地表,风蚀物的有机碳和全氮含量也呈增大趋势,并且相同年限内随着风蚀监测高度的增加而增大。(7)对以风蚀监测点为中心沿不同方向设置样带开展地表植被空间异质性对风蚀的影响,结果显示,不同方向样带地表植被异质性在同方向风力的作用下,会导致柠条样地内土壤风蚀效应的明显变化,表明以柠条为主体的景观格局异质性对风蚀效应影响显著,在造林和营林过程中,要开展景观尺度的空间格局配置,以更有效的发挥柠条的防风固沙效应。
【作者】陈娟；
【导师】璩向宁；王磊；
【作者基本信息】宁夏大学，生态学，2014，硕士
【关键词】荒漠草原；人工柠条林；土壤风蚀；动态变化；影响因子；

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