發(fā)布時(shí)間：2020-11-12 18:15

　　 草地灌叢化是全球干旱半干旱地區(qū)面臨的重要生態(tài)問題,對(duì)地表生境、生態(tài)系統(tǒng)功能與結(jié)構(gòu)產(chǎn)生巨大影響。為改善寧夏退化荒漠草原脆弱的生態(tài)環(huán)境,旱生灌木錦雞兒屬檸條(Caragan korshinskii)栽培種被廣泛用于植被恢復(fù),隨之伴隨土壤旱化、草本多樣性降低等一系列草原功能的弱化現(xiàn)象。鑒于此,本文在對(duì)寧夏荒漠草原近30年不同年限(3 y、12 y、22 y)和間距(40 m、6 m、2 m)引入灌叢地與封育草地、放牧地群落尺度土壤特性研究的基礎(chǔ)上(即草原-放牧-灌叢引入過程),進(jìn)而利用經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)、地統(tǒng)計(jì)學(xué)、地理信息系統(tǒng)方法在寧夏東部草原研究區(qū)尺度上展開荒漠草原草地灌叢引入現(xiàn)階段(草地-灌叢地轉(zhuǎn)變:草地、草地-灌叢交錯(cuò)帶、灌叢地)的土壤水分、土壤碳氮的空間演變格局以及地上生物量對(duì)土壤水分的閾值效應(yīng)分析和預(yù)測(cè),以期為荒漠草原人工植被恢復(fù)可持續(xù)性提供科學(xué)依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。主要結(jié)論如下:(1)在草原-放牧-不同年限和間距灌叢引入過程中,灌叢地由于深層土壤水分消耗加劇,與封育草地、放牧地隨0～200 cm 土層加深土壤水分增加的垂直動(dòng)態(tài)相比,灌叢地深層次土壤水分無明顯增加,無顯著垂直動(dòng)態(tài),且與封育草地、放牧地季節(jié)動(dòng)態(tài)(春季返潮、顯著生長消耗和降雨補(bǔ)充)相比無明顯春季返潮土壤水分上升期,土壤含水量顯著低于封育草地、放牧地(P0.05);除封育草地外,其他樣地均存在虧缺,相對(duì)虧缺量為6.69～97.16 mm,相對(duì)虧缺指數(shù)(CSWDI)值呈波動(dòng)變化,為0.03-12.10,樣地土壤水分相對(duì)虧缺指數(shù)(PCSWDI)值均隨著灌叢引入年限和密度的增加呈增大趨勢(shì)。(2)灌叢引入研究區(qū)尺度空間分析得出0～200cm深層次土壤水分干(7月)、濕(10月)季均表現(xiàn)為草地-灌叢過渡帶草地灌叢地,整體較為干旱,空間變異系數(shù)為32.59%～101.97%,呈中等變異以上。干季7月3者各層土壤含水量變程為1.42～133.87 km,空間異質(zhì)性大小(Magnitude of spatial heterogeneity,MSH)[C/(C0+C)]為0.104～1.000,3者的MSH隨著土層的加深分別呈增大、降低和增大趨勢(shì)。濕季10月3者各層土壤含水量變程為3.52～78.81 km,MSH為0.179～1.000,3者的MSH隨著土層的加深均呈降低趨勢(shì)。草地(0.866)向灌叢地(0.796)轉(zhuǎn)變過程中0～200cm 土壤水分的整體空間異質(zhì)性呈增大趨勢(shì)。(3)在草原-放牧-灌叢引入過程0～10 cm 土層土壤有機(jī)碳(Soil organic carbon,SOC)表現(xiàn)為逐漸增加的趨勢(shì),灌叢地顯著高于放牧、封育地,為0.506～3.229 g·kg-1,但0～100cm 土層則為灌叢均較放牧地有顯著增加(P0.05),但與封育草地SOC無顯著差異(P0.05)。灌叢引入空間分析得出0～100cm 土層SOC含量在水平方向上表現(xiàn)為灌叢地草原-灌叢過渡帶草地,在垂直方向上隨著土層的加深SOC含量均呈增加趨勢(shì),變異系數(shù)為54.44%～78.82%,呈中等變異以上;3者各土層SOC變程為4.11～56.50 km,MSH為0.203～1.000,3者的MSH隨著土層的加深分別呈增大、增大和降低趨勢(shì)。草地(0.836)向灌叢地(0.871)轉(zhuǎn)變過程中0～100cm 土壤有機(jī)碳的整體空間異質(zhì)性呈降低趨勢(shì)。(4)在草原-放牧-灌叢引入過程0～10 cm 土層全氮(Soil total nitrogen,STN)表現(xiàn)為逐漸增加的趨勢(shì),為0.050～0.209gg-1,0～100cm土層STN與SOC變化趨勢(shì)相同。灌叢引入空間分析得出0～100cm 土層STN含量垂直動(dòng)態(tài)為增加趨勢(shì),在水平空間則為草原-灌叢過渡帶草原灌叢地,但差異不顯著(P0.05),變異系數(shù)為42.23%～55.42%,呈中等變異;3者各土層STN變程為1.39～42.22 km,MSH為0.320～1.000,3者的MSH隨著土層的加深分別呈降低、不變和增大趨勢(shì)。草地(0.970)向灌叢地(0.864)轉(zhuǎn)變過程中0～100cmSTN的整體空間異質(zhì)性呈增大趨勢(shì)。(5)灌叢引入過程中灌叢地的地上生物量遠(yuǎn)大于草地,研究區(qū)干(7月)、濕(10月)季的土壤水分與地上生物量的生態(tài)閾值點(diǎn)分別為[8.11%,0.07 kg.m-2]和[14.19%,0.06 kg.m-2],土壤水分閾值區(qū)間為[8.110%～14.19%]。
【學(xué)位單位】：寧夏大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S812
【部分圖文】：

３．１荒漠草原－放牧－灌叢引入過程中的土壤水分、碳氮變化特征??３．１．１?土壤水分垂直動(dòng)態(tài)??由圖３－ｌａ可知，在草原－放牧－不同年限灌叢引入過程中，ＳＷ垂直動(dòng)態(tài)表明，ＦＹ、ＦＭＯ？２００??ｃｍ?土層中土壤平均含水量分別為１３．４２％和１１．７６％，顯著高于ＮＸ３、ＮＸ１２、ＮＸ２２灌叢地??ＳＷＣＰｃＯ．ＯＳ），平均土壤含水量分別為９．４４％、８．７８％和８．１８％；其中各樣地０￣１００ｃｍ?土層較為穩(wěn)??定處于低值，土壤含水量為３．９９％？１１．５４％，隨著土層的加深，１００￣２００?ｃｍ的ＳＷ呈波動(dòng)增加，??ＦＹ、ＦＭ樣地ＳＷ隨著土壤深度的增加呈顯著增加趨勢(shì)〇Ｐ＜０．０５），為９．５６％￣２２．５６％，具顯著的垂??直動(dòng)態(tài)，而不同年限灌叢地ＳＷ隨土層垂直動(dòng)態(tài)不顯著，土壤含水量為３．９９％￣１０．２３％，顯著低??于ＦＹ、ＦＭ（Ｐ＜０．０５）。由圖３－ｌｂ可知，草原－放牧？不同間距灌叢引入過程中，ＦＹ、ＦＭ０？２００ｃｍ??土層中土壤平均含水量顯著高于Ｊｈ、ＪＪｚ樣地ＳＷ平均土壤含水量，分別為７．６８％、７．８４％??和７．７８％；其中各樣地０￣１００ｃｍ?土層較為穩(wěn)定處于低值，ＦＹ、ＦＭ的ＳＷ（９．５６％？２２．５６％）顯著高??于其他不同間距灌叢地（７．１１％￣１３．４０％）〇Ｐ＜０．０５），隨著土層的加深，１００￣２００ｃｍ的ＳＷ呈波動(dòng)增??加具顯著的垂直動(dòng)態(tài)，而不同間距灌叢地與不同年限灌叢地相似，深層ＳＷ處低值，垂直動(dòng)態(tài)不??明顯，顯著低于ＦＹ、ＦＭ。??

寧夏大學(xué)碩士學(xué)位論文???由圖３－２可知，在草原－放牧－不同年限引入灌叢地水分含量具有顯著性差異（Ｐ＜０．０５），?ＦＹ、??ＦＭ地ＳＷ季節(jié)動(dòng)態(tài)表現(xiàn)為；春季返潮上升期到夏季生長消耗降低期（７？８月）進(jìn)而秋季雨水補(bǔ)充增??加期的變化趨勢(shì)，不同年限灌叢地由于深層次ＳＷ消耗較多，在春季ＳＷ返潮效果較弱，表現(xiàn)為??較低的５＾／，？丫、？＼１在３￣４月春季返潮期５＼＾含量分別達(dá)到最高值１６．０９％、】４．０９％，而＾３、??ＮＸＩ２與ＮＸ２２均ＳＷ出現(xiàn)最小值，分別為６．９９％，８．７６％和７．４１％，表現(xiàn)為春季返潮不強(qiáng)夏季消耗??秋季雨水補(bǔ)充的季節(jié)動(dòng)態(tài)變化；各樣地間土壤含水量差異較大，在３月最高值ＦＹ與最低值ＮＸ１２??樣地ＳＷ含量相差８．９１％。在１０月兩處理間相差４．５９％，差值減少了?４．３２％，各個(gè)階段的草地ＳＷ??季節(jié)動(dòng)態(tài)，由于地上植被的生長和地表蒸發(fā)，到達(dá)７￣８月呈現(xiàn)ＳＷ的最低值，不同年限引入灌叢??引入ＳＷ的季節(jié)動(dòng)態(tài)無顯著差異，由于對(duì)土壤深層次水分的消耗，使得春季ＳＷ深層返潮效果較??差

Ｆｉｇ．?３－３?Ｓｅａｓｏｎａｌ?ｄｙｎａｍｉｃｓ?ｏｆ?ｓｏｉｌ?ｍｏｉｓｔｕｒｅ?ｉｎ?ｇｒａｓｓｌａｎｄ－ｇｒａｚｉｎｇ－ｓｈｒｕｂ?ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｐｌａｎｔｉｎｇ－ｓｐａｃｅｓ??３．１．３?土壤水分相對(duì)虧缺??從圖３－４可以看出，不同年限、間距灌叢地０￣］００ｃｍ?土壤儲(chǔ)水量在１１７．７３￣２０８．２０?ｍｍ，低??于ＦＹ（３２３．０７?ｍｍ）和對(duì)照樣地／ＦＭ（２１４．８９ｍｍ）。土壤有效儲(chǔ)水量表現(xiàn)為：隨著不同年限和間距灌??叢引入，有效儲(chǔ)水量降較低且低于ＦＹ，但在２２年種植的灌叢地（ＮＸ２２）和２２年２米間距灌叢地??卬２）０？１００〇１１土壤有效儲(chǔ)水量略有升高，分別為１８．７０和７．４６１１１１７１，但均低于？丫（３４．６７１１１１１１），但??大于ＦＭ（－５．〗２ｍｍ）。灌叢引入過程中ＳＷ相對(duì)虧缺量除ＦＹ外，各年限、間距灌叢地均存在不同??程度的虧缺
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