黃土高原坡地農(nóng)林復合系統(tǒng)景觀邊界土壤特征的研究——以陜西省永壽地區(qū)為例.pdf

1、景觀邊界上發(fā)生的各種生態(tài)過程及生態(tài)效應正逐漸引起廣大學者的極大興趣，成為生態(tài)學領域的一個研究熱點。本文選取黃土高原地區(qū)典型的刺槐林-草地、刺槐林-農(nóng)田、刺槐林帶-農(nóng)田3種農(nóng)林復合系統(tǒng)景觀邊界為研究對象，沿垂直于邊界方向設置水平梯度樣帶，采用野外試驗與室內(nèi)實驗相結合的方法，對邊界上的土壤水分、養(yǎng)分、溫度、生物多樣性等開展調(diào)查、測定。運用地統(tǒng)計學方法、移動窗口法、方差分析、主成分分析、DEI判定法、回歸分析等多種分析方法對黃土區(qū)坡地農(nóng)林復合

2、系統(tǒng)邊界上各種因子的生態(tài)效應進行了揭示與闡述，對邊界邊緣效應進行了定量判定。本項研究旨在為本地區(qū)農(nóng)林復合系統(tǒng)經(jīng)營、土地優(yōu)化利用模式選擇、退耕還林還草等生產(chǎn)實踐提供科學依據(jù)與指導。主要結論如下： (1)農(nóng)林邊界土壤水分的分布特征：雨后林草邊界上各斑塊系統(tǒng)0～10cm、10～20cm土壤含水量的變異函數(shù)可以擬合成線性模型、球狀模型或純塊金效應；林地具有重要的保持表層土壤水分的作用；林草、林農(nóng)、林帶邊界復合系統(tǒng)0～110cm土層水分的

3、季節(jié)變化差異極顯著；農(nóng)林復合系統(tǒng)邊界土壤水分比單一系統(tǒng)土壤水分穩(wěn)定；可以把土壤水分的年內(nèi)變化過程劃分為3個階段：旱季虧缺期、雨季補償期、春季相對穩(wěn)定期；不同土地利用類型的土壤水分含量具有一定差異，各斑塊系統(tǒng)土壤水分含量一般表現(xiàn)為在旱季與春季隨土層深度的增加在升高，在雨季隨土層深度的增加在降低；3種邊界各分層土壤水分水平分布在旱季、雨季、春季呈現(xiàn)出不同的梯度分布形態(tài)，表現(xiàn)為線形、波浪形、勺形、“M”形、“W”形等，林緣處一般為形態(tài)轉換的變

4、化點；邊界不同的分區(qū)0～110cm深度具有明顯不同的土壤水分垂直分布變化特征。 (2)農(nóng)林邊界土壤養(yǎng)分的分布特征：不同土地利用類型間土壤養(yǎng)分含量差異顯著，表現(xiàn)為林地＞草地＞農(nóng)田；不同類型斑塊土壤有機質(zhì)、有效磷、有效鉀含量在不同季節(jié)時間差異顯著；不同類型農(nóng)林邊界土壤養(yǎng)分沿農(nóng)-邊緣-林水平分布特征表現(xiàn)為呈“V”、倒“V”或線形；沿樣帶梯度分布特征表現(xiàn)為呈“V”、“W”、波浪狀等。 (3)農(nóng)林邊界土壤溫度的分布特征：林地斑塊系

5、統(tǒng)各層次土壤溫度一般都低于相鄰斑塊系統(tǒng)(草地、農(nóng)田)，土壤溫度的最高值一般出現(xiàn)在16:00左右；邊界不同層次土壤溫度水平分布在日變化不同時間上具有相似的形態(tài)特征。林草邊界，林緣處土壤溫度在夏季處于中等水平，在春季處于最高水平；林農(nóng)邊界，夏季與春季林緣處土壤溫度都處于中等水平；林帶邊界，夏季與春季林緣處土壤溫度都處于最高水平。 (4)農(nóng)林邊界生物多樣性的分布特征：邊界植物多樣性最高的地方是在距林緣較近的林內(nèi)外的某一區(qū)域內(nèi)；林草復合

6、系統(tǒng)景觀邊界大型土壤動物多樣性為林緣＞林地＞草地；土壤微生物在農(nóng)林邊界表現(xiàn)出明顯的聚集效應。 (5)農(nóng)林邊界土壤生態(tài)因子間的耦合特征：6月旱季，在林草、林農(nóng)邊界上，5cm深度土壤溫度與0～10cm深度土壤水分含量呈顯著負相關；0～20cm土壤有機質(zhì)、有效鉀含量與0～10cm深度土壤水分含量呈顯著正相關0～20cm土壤有機質(zhì)、有效鉀含量與10cm深度土壤溫度呈顯著負相關；0～20cm土壤微生物數(shù)量與10cm深度土壤溫度、0～20c

7、m土壤有機質(zhì)含量、有效磷含量相關顯著。 (6)農(nóng)林邊界生態(tài)因子邊緣效應的定量判定：對于林草邊界，土壤水分、養(yǎng)分、溫度、微生物邊緣效應的寬度分別為6-12m、12m、12-16m、4m，各因子邊緣效應的共有域?qū)挾葹?m；對于林農(nóng)邊界，土壤水分、養(yǎng)分、溫度、微生物邊緣效應的寬度分別為5-9m、9-15.5m、13-19.5m、9m，各因子邊緣效應的共有域?qū)挾葹?m；對于林帶農(nóng)田邊界，土壤水分、養(yǎng)分、溫度、微生物邊緣效應的寬度分別為4