题名黄土高原植被恢复对土壤水分时空分布影响的多尺度效应
作者梁海斌
答辩日期2019-06
文献子类博士
授予单位中国科学院生态环境研究中心
授予地点北京
导师刘国华 ; 李宗善
关键词土壤水分,植被恢复,多尺度效应,恢复年限,水热因子 Soil Moisture, Vegetation Restoration, Multi Scale Effects , Restoration Ages, Hrdr o Thermal Factors
学位名称理学博士
其他题名Multi scale effects of vegetation restoration on spatial temporal dynamics of soil moisture on the Loess Plateau, China
学位专业生态学
英文摘要

      黄土高原地区大规模造林在增加植被覆盖度,抑制水土流失的同时,造成了土壤水分亏缺加剧。 作为陆地生态系统的重要物质基础,土壤水分亏缺成为区域植被恢复的限制性因子,进而造成植被生长退化和生态系统功 能减弱。因此,从多尺度了解土壤水分的时空动态变化特征及其影响因素,揭示黄土高原植被恢复对土壤水分的影响,有助于更全面评估植被恢复措施,为区域水资源管理、植被
恢复和生态环境的可持续发展提供重要的科学依据。
      本研究以黄土高原地区的土壤水分为研究对象,选取典型恢复类型植被,通过样地观测、样带调查和数据整合分析等方法,从样地 坡面 样带 区域尺度分别探讨植被类型、林龄、土壤质地、地形及气候条件等要素对深层土壤水分时空分布特征的影响。并通过结合前人文献研究,采用整合分析方法,从土壤水分角度探索黄土高原植被恢复建设的适 宜分界线及对深层土壤水分的影响。主要得
出以下结论:
      1、在样地尺度,人工柠条林显著改善了土壤容重、土壤持水特性和土壤孔隙度,并对剖面土壤水分产生深刻影响。在生长季内,柠条林地 0 600 cm 土壤剖面的平均土壤含水量随林龄增大而降低,各样地土壤水分总体表现为: 10yr柠条> 20yr 柠条>撂荒地> 35yr 柠条。不同降水年型内,随降水量的减少,各林龄柠条林样地剖面土壤干燥化强度逐渐增强,且土壤干层分布深度随之加深。
同时,随恢复年限增加,人工柠条林的土壤干燥化程度及剖面土壤干层分布深度亦呈增强趋势。适度的人工管理措 施(平茬),可以部分恢复深层土壤水分,并且尤以下坡位最为突出。
       2、在坡面尺度, 不同林龄柠条林土壤水分随坡向变化总体表现为半阴坡高于阳坡,随坡位变化总体表现为下坡位高于上坡位,但不同坡向、坡位间 土壤 水分差异较小。在 0 600 cm 剖面 ,各林龄柠条林不同坡向和坡位的土壤水分均以200 cm 土层作为临界点;在坡向上,除 20yr 柠条林外,其余柠条林及对照撂荒地 200 cm 以上土壤水 分 表现为阳坡较半阴坡高, 200 600 cm 土层则相反;在坡位上,不同坡位间 0 200 cm 土壤水分差异较小, 200 cm 以下其土壤水 分差异逐渐增大。剖面土层中,不同林龄柠条林平均土壤含水量的代表性深度随恢复年限的增加逐渐加深,但均位于 400 500 cm 土层之内。
      3 、 在样带尺度 上,随着降水量的减少,不同恢复阶段人工刺槐林的剖面土壤水分总体 呈下降趋势。 人工刺槐林 土壤水分 总体 在 500 550 mm 等降水量线处出现明显转折。在降水量小于 500 550 mm 的地区,利用人工刺槐林进行植被恢复的策略对土壤水分产生了负面效应,并且土壤水分在整个恢复阶段均维持于较低水平。另外,研究结果表明刺槐林土壤水分与年均降水量、年均温和 PDSI 显著相关 。
      4、在区域尺度上,以人工栽植的植被恢复模式在增加植被覆盖度的同时,植被需水量和耗水量均在增加。在整个土壤剖面中,林地和灌木地土壤水分显著低于草地,并随恢复年限的增加土壤水分亏缺程度加剧。水热因子(年均温和年均降水量)、初始土壤水分和恢复年限等共同影响区域土壤水分变化。新时期,在干旱半干旱地区的暖干化气候背景下,以消耗土壤水分为代价的造林方式不可持续。从健康的土壤水分环境和植被恢复的可持续性 角度来看,在水分限制区低耗水草地的自然恢复模式优于人工造林,同时需加强对 现有 人工林地的管理(间伐、刈割等),以尽可 能减少对土壤水分 的 强烈消耗。因此,了解土壤水分变化对于水分亏缺地区未来土地利用管理和生态恢复至关重要。

语种中文
页码158
内容类型学位论文
源URL[http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/42243]  
专题生态环境研究中心_城市与区域生态国家重点实验室
推荐引用方式
GB/T 7714
梁海斌. 黄土高原植被恢复对土壤水分时空分布影响的多尺度效应[D]. 北京. 中国科学院生态环境研究中心. 2019.
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