黃土高原位于干旱半干旱地區(qū),生態(tài)脆弱,毀林開荒導致嚴重的土地退化及土壤碳損失。植被恢復是黃土高原地區(qū)解決土地退化的重要手段之一,同時具有巨大土壤碳匯潛力,然而目前還缺乏對該區(qū)域不同植被下剖面土壤碳和水分動態(tài)變化特征的系統(tǒng)研究。本研究針對植被恢復后土壤剖面有機碳,無機碳和水分動態(tài)變化特征的問題,以黃土高原紙坊溝小流域內耕地、林地,灌木地和草地為研對象,采用穩(wěn)定碳同位素、原子吸收、選擇性提取等技術,結合土壤有機碳、無機碳和土壤水分含量及其他土壤理化性質,闡明了不同類型植被恢復后土壤剖面碳和水分動態(tài)變化時空特征。黃土高原地質歷史時期氣候環(huán)境變化特征可以為當前植被恢復提供依據,以洛川黃土-古土壤序列為研究對象,研究土壤有機碳和無機碳穩(wěn)定碳同位素重建古環(huán)境矛盾的成因,從而為黃土高原選擇適宜的植被恢復方式提供科學依據。本研究取得的主要結果如下:(1)植物恢復顯著影響土壤剖面有機碳動態(tài)變化林地和灌木地0-200厘米土層土壤有機碳含量顯著增加。土壤表層20厘米,林地和灌木地分別用30和20年實現(xiàn)新碳比例趕超老碳比例,低于同土層黃土高原平均水平(30年),而20厘米以下土層新碳比例均不超過老碳比例。深根...

【文章頁數】：128 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內外研究進展
        1.2.1 植被恢復與土壤有機碳
        1.2.2 植被恢復與土壤無機碳
        1.2.3 土壤有機碳與無機碳關系
        1.2.4 植被恢復與土壤水分
        1.2.5 土壤穩(wěn)定碳同位素重建古環(huán)境
    1.3 研究目標與內容
        1.3.1 研究目標
        1.3.2 研究內容
    1.4 研究區(qū)概況
    1.5 技術路線
第2章 植物恢復后土壤剖面有機碳動態(tài)變化特征
    2.1 研究方法
        2.1.1 實驗設計
        2.1.2 樣品采集和分析
        2.1.3 數據處理及統(tǒng)計分析
    2.2 結果分析
        2.2.1 土壤有機碳穩(wěn)定碳同位素值
        2.2.2 新碳和老碳比例
        2.2.3 新碳和老碳含量
    2.3 討論
        2.3.1 植物恢復后剖面土壤有機碳穩(wěn)定碳同位素值變化
        2.3.2 植被恢復后剖面新碳和老碳比例變化
        2.3.3 有機碳和新碳在表層土壤和深層土壤的累積
        2.3.4 植物恢復對表層和深層土壤老碳含量影響
    2.4 本章小結
第3章 植被恢復后土壤剖面無機碳動態(tài)變化特征
    3.1 研究方法
        3.1.1 實驗設計
        3.1.2 樣品采集和分析
        3.1.3 數據處理及統(tǒng)計分析
    3.2 結果分析
        3.2.1 土壤無機碳Mn/Ca和Mg/Ca
        3.2.2 次生碳酸鹽比例
        3.2.3 土壤無機碳,原生碳酸鹽和次生碳酸鹽含量
        3.2.4 土壤水分,根系生物量和土壤pH
    3.3 討論
        3.3.1 植被恢復后土壤無機碳變化揭示大氣降塵和土壤pH對土壤無機碳影響
        3.3.2 植被恢復后次生碳酸鹽比例變化揭示大氣降塵對次生碳酸鹽形成的貢獻
        3.3.3 植被恢復后原生碳酸鹽和次生碳酸鹽形成和轉化
        3.3.4 植被恢復后土壤無機碳Mn/Ca和Mg/Ca
    3.4 本章小結
第4章 隨植被恢復年限土壤剖面碳和水分隨的變化特征
    4.1 研究方法
        4.1.1 實驗設計
        4.1.2 樣品采集和分析
        4.1.3 數據處理及統(tǒng)計分析
    4.2 結果分析
        4.2.1 有機碳含量
        4.2.2 土壤無機碳含量
        4.2.3 土壤水分
        4.2.4 土壤有機碳增加速率
        4.2.5 土壤有機碳和無機碳耦合關系
    4.3 討論
        4.3.1 植被恢復后土壤有機碳隨植被恢復年限變化
        4.3.2 植被恢復后土壤無機碳隨植被恢復年限變化
        4.3.3 植被恢復后土壤有機碳和無機碳耦合關系隨植被恢復年限變化
        4.3.4 植被恢復后土壤水分隨植被恢復年限變化
    4.4 本章小結
第5章 植被覆蓋下土壤無機碳中大氣源次生碳酸鹽貢獻
    5.1 研究方法
        5.1.1 實驗設計
        5.1.2 樣品采集和分析
        5.1.3 數據處理及統(tǒng)計分析
    5.2 結果分析
        5.2.1 有機碳和無機碳穩(wěn)定碳同位素及兩者差值,土壤無機碳Mn/Ca比
        5.2.2 次生碳酸鹽穩(wěn)定碳同位素穩(wěn)定碳同位素
        5.2.3 不同碳來源次生碳酸鹽比例
    5.3 討論
        5.3.1 大氣源次生碳酸鹽對土壤無機碳貢獻
        5.3.2 大氣源次生碳酸鹽形成
    5.4 本章小結
第6章 土壤有機碳和無機碳穩(wěn)定碳同位素重建生態(tài)環(huán)境
    6.1 研究方法
        6.1.1 實驗設計及數據搜集
        6.1.2 數據處理及統(tǒng)計分析
    6.2 結果分析
    6.3 討論
        6.3.1 基于土壤有機碳與無機碳穩(wěn)定碳同位素重建古生態(tài)環(huán)境存在矛盾
        6.3.2 原生碳酸鹽和大氣源次生碳酸鹽對土壤無機碳的貢獻
        6.3.3 古土壤層土壤有機碳同位素分餾
    6.4 本章小結
第7章 結論
    7.1 主要結論
    7.2 有待進一步研究的問題
致謝
參考文獻
作者簡介



本文編號：3982797