柏木低产林不同改造模式土壤抗侵蚀性能研究

论文摘要

土壤侵蚀已成为当今世界普遍关注的重大环境问题,是导致土地退化乃至彻底破坏的主要原因。土壤侵蚀极大地影响着长江中下游各地的可持续发展和相关的重大工程建设。在长江防护林工程建设一期工程中营造了大面积的柏木纯林,因树种组成单一,初植密度过大以及经营管理滞后,导致现有林分多成低产低效林。因此,本课题组于2002年对四川省德阳市旌阳区典型的低产低效林林分进行结构调整,选取改造8年后的5种模式（即：麻栎+杂交竹模式（LZ）、纯杂交竹模式（CZ）、柏木+桤木+杂交竹模式（BZQ）、柏木+麻栎模式（BL）、柏木+杂交竹模式（BZ））作为研究对象,以纯柏木模式（CB）作为对照,通过外业调查及室内外试验相结合的研究方法,对柏木低产林不同改造模式的土壤抗侵蚀性能进行研究,结果表明：1)除LZ外,林分改造显著提高了表层土壤抗冲性能,其大小顺序为：BZQ>BZ>CZ>BL>CB>LZ。方差分析显示,柏木低产林分经改造后,BL和CZ以及CZ与BZ之间差异不显著（p>0.05）,各模式均与对照差异显著（p<0.05）,表明在原有柏木林分中间植其他树种能有效地提高林分土壤抗冲性,改造效果BZQ最优。2)除CZ和LZ模式外,林分改造显著提高土壤抗蚀性能,选取与抗蚀性密切相关的19个抗蚀性指标,通过主成分分析方法（PCA）,得出土壤抗蚀性综合指数的大小顺序为,上层（0-1Ocm）:BZQ（1.022）>BL（0.583）>BZ（0.506）>CB（0.366）>CZ （-0.303）>LZ（-0.417）;中层（10～20cm）:BZQ（0.655）>BL（0.588）>BZ（0.303）>CB （-0.012）>LZ（-0.665）>CZ（-0.751）;下层（20～30cm）:BL（0.512）>BZQ（0.373）>BZ （-0.015）>CB（-0.525）>LZ（-1.016）>CZ（-1.205）;各模式林地土壤抗蚀性平均综合指数大小顺序为：BZQ（0.683）>BL（0.561）>BZ（0.265）>CB（-0.057）>LZ （-0.699）>CZ（-0.753）。对比分析得出各层次土壤抗蚀性综合指数及平均综合指数均以BZQ模式相对最高,BL和BZ模式次之,CZ模式相对最低。各模式土壤抗蚀性能均表现为上层>中层>下层。3)不同改造模式显著影响了土壤理化性质。不同模式同一层次间的土壤非毛管孔隙度、毛管孔隙度、总孔隙度、容重等物理性质以及土壤有机质、全N、全P、全K、有效P、速效K均表现出差异显著,且表现出以BZQ模式土壤非毛管孔隙度、毛管孔隙度、总孔隙度最大,容重最小,土壤养分含量最高。方差分析显示,不同模式同一土层以及同一模式不同土层间的理化性质表现出显著差异（p<0.05）。均表现为上层>中层>下层。非毛管孔隙度与抗冲性指标呈显著相关（p<0.05）,毛管孔隙度、总孔隙度和容重与抗冲性指标之间均未达到显著相关（p>0.05）。4)林分改造显著增加林分物种多样性,且表现出灌木层>草本层的趋势。该试验地其灌木层和草本层各物种多样性指数的顺序大小是不尽相同的,但大致可以看出总的灌草层各物种多样性指数以BZQ模式相对较高,CZ和LZ相对较低,灌木层各物种多样性指数与抗冲性指标之间均未达到显著相关（p>0.05）,草本层各物种多样性指数与抗冲性指标之间均呈显著（p<0.05）或极显著相关（p<0.01）；灌草层各物种多样性指数与主要的抗蚀指标均呈显著（p<0.05）或极显著相关（p<0.01）。5)林分改造显著影响土壤微生物以及土壤酶活性。不同模式同一土层表现出BZQ模式土壤细菌、真菌、放线菌数量最大,蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶、酸性磷酸酶活性最高；CB模式各微生物数量最少,酶活性最低。方差分析显示,不同模式同一土层以及同一模式不同土层间的微生物数量、酶活性表现出显著差异（p<0.05）；抗冲性能与蔗糖酶活性、过氧化氢酶活性、脲酶活性、细菌、放线菌数量和总微生物数量呈显著正相关；各种酶活性、微生物数量与主要抗蚀性指标均呈显著显著（p<0.05）或极显著相关（p<0.01）。6)对土壤抗冲性能与主要抗蚀指标进行相关性分析,结果表明,土壤抗冲性指数与土壤水稳性指数、抗蚀指数、结构体破坏率等中的大部分指标间不同程度的均呈现出显著（p<0.05）或极显著相关（p<0.01）。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 文献综述
• 1.2.1 相关概念
• 1.2.2 土壤抗冲性
• 1.2.2.1 土壤抗冲性测定方法
• 1.2.2.2 土壤抗冲性评价指标
• 1.2.2.3 土壤抗冲性相关影响因素
• 1.2.2.4 各种养分含量、微生物和土壤酶之间的相关性
• 1.2.2.5 国内土壤抗冲性区域范围研究概况
• 1.2.3 土壤抗蚀性
• 1.2.3.1 根据土壤的理化性质来评价土壤的抗蚀性
• 1.2.3.2 土壤抗蚀性相关影响因素
• 1.2.3.3 国内土壤抗蚀性区域范围研究概况
• 1.3 研究内容及技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 2 研究区概况及研究方法
• 2.1 研究区概况
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 样地设置、野外调查及取样
• 2.2.1.1 物种多样性调查
• 2.2.1.2 土样采集及测定方法
• 2.2.2 物种多样性测定方法
• 2.2.3 土壤抗冲性测定指标及方法
• 2.2.4 土壤抗蚀性测定指标及方法
• 2.3 数据处理与统计分析
• 3 结果与分析
• 3.1 柏木低产林不同改造模式土壤抗侵蚀性能
• 3.1.1 不同改造模式土壤抗冲性能
• 3.1.2 不同改造模式土壤抗蚀性能
• 3.1.2.1 不同改造模式各抗蚀性指标大小
• 3.1.2.2 不同改造模式土壤抗蚀性能主成分分析
• 3.2 理化性质对土壤抗侵蚀性能的影响
• 3.2.1 理化性质对土壤抗冲性能的影响
• 3.2.1.1 物理性质对土壤抗冲性能的影响
• 3.2.1.2 化学性质对土壤抗冲性能的影响
• 3.2.2 化学性质对土壤抗蚀性能的影响
• 3.3 柏木低产林不同改造模式生物因素对土壤抗侵蚀性能的影响
• 3.3.1 生物因素对土壤抗冲性能的影响
• 3.3.1.1 灌草层物种多样性指数对土壤抗冲性的影响
• 3.3.1.2 不同改造模式土壤酶活性、微生物数量及其对土壤抗冲性的影响
• 3.3.2 生物因素对土壤抗蚀性能的影响
• 3.3.2.1 灌草层物种多样性指数对土壤抗蚀性的影响
• 3.3.2.2 不同改造模式土壤酶活性、微生物数量对土壤抗蚀性的影响
• 3.4 土壤抗冲性与抗蚀性相关性分析
• 4 结论与讨论
• 4.1 柏木低产林不同改造模式土壤抗冲性能
• 4.2 柏木低产林不同改造模式土壤抗蚀性能
• 4.3 土壤抗冲性与抗蚀性的关系
• 4.4 林分改造与森林生态系统服务功能
• 5 研究中的问题与展望
• 参考文献
• 致谢