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北疆绿洲—荒漠过渡带灌木“肥岛”效应特征及其环境学意义研究

作　者: 任雪
导　师: 褚贵新
学　校: 石河子大学
专　业: 作物栽培学与耕作学
关键词: 北疆绿洲-荒漠过渡带土壤养分灌丛“肥岛”
分类号: X173
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

本文以北疆绿洲-荒漠过渡带梭梭(Haloxylon ammodendron)、柽柳(Tamarix spp.)、沙拐枣(Calligonum spp.)、白刺(Nitraria spp.)灌木为对研究对象,通过野外调查取样和室内分析的方法,研究过渡带上灌木“肥岛”效应的特征,探讨灌木“肥岛”的物种效应,并通过灌丛土壤属性在不同退化程度样地中的地域动态和不同土地利用方式对土壤属性影响的研究,揭示灌木对系统中土壤养分的保护和有效利用机制,探讨准噶尔盆地南缘绿洲-荒漠过渡带“肥岛”的形成机理及其变化特征,并为本地区土地的合理利用方式提供一些依据。灌木“肥岛”效应特征研究的结果表明:1)土壤养分、土壤细颗粒等在灌丛下聚集,使灌丛植被所覆盖土壤的肥力性状和土壤结构明显区别于未受灌丛影响的土壤,尤其表现在土壤表层,绿洲-荒漠过渡带的梭梭、柽柳、沙拐枣、白刺灌木都存在“肥岛”现象,其土壤性状与“岛”外土壤的差异随土壤深度增加而减弱。2)灌木“肥岛”的土壤化学属性随着离灌丛中心距离的增加其含量呈逐渐减少趋势,并随土壤深度的增加而减少,“肥岛”由灌木中心向外逐渐减弱,其空间范围随着深度的增加而变小,直至消失。3)“肥岛”非生物性限制土壤要素在不同的灌木周围分布特征不一样,它在“岛”中的含量可能高、也可能低于“岛”外土壤,或者两者无显著差异,其格局取决于该灌丛(直接或间接)与风、水等气候因子复杂的交互作用;4)准噶尔盆地南缘绿洲-荒漠过渡带灌木“肥岛”的发育具有明显的物种效应。相对于白刺而言,柽柳对周围土壤的影响力更强,柽柳“肥岛”发育得更广、更深,更强,聚集的养分更多。灌丛土壤属性地域动态和不同土地利用方式影响的研究结果表明:1)从绿洲到沙漠腹地灌丛土壤养分、土壤颗粒分形维数都呈递减趋势,土壤肥力不断下降,土壤结构也在恶化,但物理、生物作用和气候因子复杂交互过程形成的“岛”效应与灌木的生长发展相互促进,有利于土壤的改良和肥力的保护,改善了灌丛下的土壤和微气侯条件,提高荒漠植被在逆境中的生存、维持能力和抵抗环境扰动的能力,延缓土地荒漠化。2)与沙漠边缘相比,沙漠腹地灌丛下的“肥岛”效应更强更深,说明干旱半干旱区灌丛“肥岛”的发育程度随干旱程度的增加而增加,表现出灌丛对胁迫环境的一种适应能力。3)不同土地利用方式显著影响着土壤属性的变化,土壤全养分和总盐含量表现为围封灌木地>沙障旁的灌木地>自由放牧的灌木地,速效养分总体上表现为围封地大于沙障的和自由放牧地的,土壤颗粒组成和土壤颗粒分形维数也呈相应的变化趋势。过度放牧加强了土壤的风蚀,降低了灌丛对土壤养分的富集作用,围封后灌木得到恢复,灌丛高度和冠幅增加,改善了灌木周围土壤养分状况。草方格沙障对沙障内的土壤肥力和结构也有一定的改善,但不如围封的明显。4)土地开垦加速了土壤表面的风蚀,从而可能加速土地的退化。在绿洲-荒漠过渡带这种脆弱环境下,人为的滥垦和不合理的管理,以及过度放牧是导致荒漠化的重要原因之一,必须合理利用和管理土壤资源。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-16
  1.1 选题的背景  10-11
  1.2 “肥岛”现象研究的意义  11
  1.3 国内外研究现状  11-16
    1.3.1 “肥岛”概念的提出  12
    1.3.2 “肥岛”的特性  12-13
    1.3.3 “肥岛”的形成机制  13-14
    1.3.4 灌丛“肥岛”对荒漠生态系统的影响  14-16
第二章研究区域与研究方法  16-19
  2.1 研究区概况  16
  2.2 研究目标、内容及方法  16-19
    2.2.1 研究目标  16
    2.2.2 研究内容  16-17
    2.2.3 研究方法  17-19
第三章梭梭和沙拐枣的“肥岛”效应特征及土壤属性在空间上的变化  19-26
  3.1 研究方法  19-20
    3.1.1 土样采集  19
    3.1.2 数据处理和统计分析  19-20
  3.2 结果与分析  20-24
    3.2.1 灌丛内外矿质营养元素总量的比较  20-21
    3.2.2 灌丛内外土壤速效养分及pH 的比较  21-22
    3.2.3 灌丛内外土壤养分富集率的比较  22-23
    3.2.4 灌丛内外土壤颗粒组成的比较  23-24
  3.3 结果与讨论  24-26
    3.3.1 梭梭、沙拐枣灌丛“肥岛”形成的机理及其影响因素探讨..  24-25
    3.3.2 灌丛“肥岛”在干旱绿洲生态环境的功能分析  25-26
第四章柽柳、白刺的“肥岛”效应特征及其土壤属性在空间上的变化  26-36
  4.1 研究方法  26-27
    4.1.1 土样采集  26
    4.1.2 数据处理和统计分析  26-27
  4.2 结果与分析  27-33
    4.2.1 灌丛“肥岛”养分、盐分空间变化特征  27-31
    4.2.2 灌丛“肥岛”土壤粒度分布和土壤颗粒分形维数的空间变化特征  31-33
  4.3 结论与讨论  33-35
    4.3.1 柽柳、白刺灌木“肥岛”化学属性的空间格局  33
    4.3.2 灌木“肥岛”土壤质地特征差异  33-34
    4.3.3 灌木“肥岛”的物种效应探讨  34-35
  4.4 小结  35-36
第五章绿洲－荒漠过渡带不同退化程度土地的灌丛土壤属性空间变异特征  36-47
  5.1 研究方法  36-37
    5.1.1 土样采集  36
    5.1.2 数据处理和统计分析  36-37
  5.2 结果与分析  37-43
    5.2.1 土壤质地变异特征  37-39
    5.2.2 土壤养分变异特征  39-43
  5.3 结论与讨论  43-45
    5.3.1 干旱区绿洲－荒漠过渡带灌丛土壤属性变化特征与土壤颗粒分形维数  43-45
    5.3.2 土壤属性和土壤颗粒分形维数关系探讨  45
  5.4 小结  45-47
第六章土地不同利用方式下土壤属性的变化  47-54
  6.1 研究方法  47-48
    6.1.1 土样采集  47
    6.1.2 数据处理和统计分析  47-48
  6.2 结果与分析  48-52
    6.2.1 土壤养分和盐分变化  48-50
      6.2.1.1 土壤全养分和总盐含量变化  48
      6.2.1.2 土壤速效养分和pH 的变化  48-50
      6.2.1.3 农田土壤养分和总盐含量变化  50
    6.2.2 土壤颗粒组成的变化  50-51
    6.2.3 灌丛生长发育程度对其土壤化学属性的影响  51-52
  6.3 结论与讨论  52-53
    6.3.1 灌丛对养分的富集  52
    6.3.2 不同土地利用方式对土壤属性的影响  52-53
  6.4 小结  53-54
第七章结论与讨论  54-59
  7.1 准噶尔盆地南缘绿洲－荒漠过渡带灌丛“肥岛”特征  54-55
  7.2 不同退化程度样地上灌丛土壤属性的变化  55-56
  7.3 不同土地利用方式下灌丛土壤属性的变化  56
  7.4 准噶尔盆地南缘荒漠系统与灌丛“肥岛”关系探讨  56-59
    7.4.1 准噶尔盆地南缘荒漠系统中的灌丛“肥岛”及其影响因素  56-58
    7.4.2 灌丛“肥岛”在准噶尔盆地南缘荒漠系统中的作用  58-59
参考文献  59-63
致谢  63-64
作者简介  64-65
导师评阅表  65

北疆绿洲—荒漠过渡带灌木“肥岛”效应特征及其环境学意义研究

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