土壤侵蝕的環(huán)境效應及其根系的修復機理.pdf

1、研究內容一:人為加速侵蝕過程是土壤質量退化的主要原因,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致有機碳的遷移和再分布過程及東北黑土區(qū)土豆和甜菜收獲導致的土壤侵蝕情況及控制機理.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動下的土壤有機碳空間再分布遵照同一物理運移機理,陡坡地強度耕作導致的土壤有機碳在坡

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

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致甜菜收獲侵蝕的主要因子. 研究內容二:植物群落根系對土壤元素遷移和礦物的風化淋溶具有顯著影響,黃土的風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作用.用原狀土柱淋濾實驗裝置及大型挖掘剖面壁法,在陜北黃土丘陵溝壑區(qū)進行野外試驗研究,定量分析了林、草和農地不同徑級根系對黃土中9種元素遷移強度及對土壤化學風化剖面特征的影響及控制機理,得到如

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

5、隨土層深度增加而遞減.植物根系對土壤風化作用的強化效應為油松林群落>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化效應與≤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