土壤侵蝕的環(huán)境效應(yīng)及其根系的修復(fù)機(jī)理.pdf

1、研究內(nèi)容一:人為加速侵蝕過程是土壤質(zhì)量退化的主要原因,是土壤碳空間再分布乃至向海洋輸送的主要驅(qū)動之一,對全球碳收支和氣候變化有重要影響.本研究分析了黃土丘陵坡耕地耕作與水力侵蝕互作導(dǎo)致有機(jī)碳的遷移和再分布過程及東北黑土區(qū)土豆和甜菜收獲導(dǎo)致的土壤侵蝕情況及控制機(jī)理.研究表明:(1)環(huán)境放射性性核素(<'137>7Cs,<'210>Pbex)與耕作及水力侵蝕驅(qū)動下的土壤有機(jī)碳空間再分布遵照同一物理運(yùn)移機(jī)理,陡坡地強(qiáng)度耕作導(dǎo)致的土壤有機(jī)碳在坡

2、上部流失,在坡下部暫時(shí)性堆積,而水力侵蝕導(dǎo)致整個(gè)坡面土壤有機(jī)碳的最終流失.(2)自1898年至1954年,耕作及水力侵蝕導(dǎo)致陡坡耕地土壤有機(jī)碳年均流失量為30.01kg C ha<'-1>yr<'-1>,在1954.年至1998年期間,耕作及水力侵蝕導(dǎo)致陡坡耕地土壤有機(jī)碳年均流失量為236.72 kg c ha<'-1>yr<'-1>.(3)東北黑土地區(qū)因收獲甜菜導(dǎo)致的年均水土流失量為1.0Mg/ha/harvest,因收獲土豆導(dǎo)致的年

3、均水土流失量為1.2 Mg/ha/harvest.土壤水分、作物平均重量和作物密度是導(dǎo)致甜菜收獲侵蝕的主要因子. 研究內(nèi)容二:植物群落根系對土壤元素遷移和礦物的風(fēng)化淋溶具有顯著影響,黃土的風(fēng)化主要為植物群落根系的物理作用及其所引起的生物化學(xué)作用.用原狀土柱淋濾實(shí)驗(yàn)裝置及大型挖掘剖面壁法,在陜北黃土丘陵溝壑區(qū)進(jìn)行野外試驗(yàn)研究,定量分析了林、草和農(nóng)地不同徑級根系對黃土中9種元素遷移強(qiáng)度及對土壤化學(xué)風(fēng)化剖面特征的影響及控制機(jī)理,得到如

4、下主要結(jié)論:(1) 植物根系對營養(yǎng)元素遷移能力的影響隨著直徑≤1mm細(xì)根密度和根量的增大顯著增強(qiáng).不同植物根系對元素遷移強(qiáng)度隨土層深度增加呈遞減規(guī)律,其大小順序?yàn)?林地>草地>農(nóng)地,林、草地土壤中元素遷移強(qiáng)度序列有明顯變異的臨界土層深度分別在30cm和10cm處.在林、草地和農(nóng)地土層中常量元素遷移強(qiáng)度序列為Ca>Na>Mg>.K>Si>Al,微量元素基本為Cu>Mn>Fe.(2) 黃土土層的化學(xué)風(fēng)化具有明顯的垂直剖面分異特征,即風(fēng)化速率

5、隨土層深度增加而遞減.植物根系對土壤風(fēng)化作用的強(qiáng)化效應(yīng)為油松林群落>白草群落;油松林群落和白草群落根系顯著提高礦物風(fēng)化速率的穩(wěn)定土層深度范圍分別為0-45cm和0-30cm.(3) 降水等氣候條件所造成的植被的差異是黃土及其土壤環(huán)境形成差異的主要影響因素. 在一次性降水量為240mm、雨強(qiáng)為2.0mm/min的特大暴雨條件下,油松林根系對土壤元素遷移的強(qiáng)化效應(yīng)與≤1mm的須根根系在土壤中的分布狀況一致, 0-30cm土層中元素的