土壤水分對107楊光合作用及水分利用特征的影響-zhsy課案

1、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士論文山東農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文題目：黃河三角洲不同林分生物多樣性及土壤水文 物理性質(zhì)研究soil hydrological properties of different forest types inlow lands of the yellow river delta訂線學(xué) 院 林 學(xué) 院專業(yè)班級水十保持與荒漠化防治一班屆次 2015屆學(xué)生姓名盧錦釗學(xué)號20112506指導(dǎo)教師張淑勇 職稱副教授二o 一五年六月二日一、指導(dǎo)教師評語根據(jù)學(xué)生實習(xí)及撰寫論文情況進行評定：1、對待實習(xí)的態(tài)度及實習(xí)紀律的遵守情況；2、能否準確熟練地進行觀察記載、搜集整理、查閱資料及運用數(shù)據(jù)的水平；3、能否

2、準確熟練地進行各項操作，并運用所學(xué)知識解決實際問題；4、能否很好地完成任務(wù)書規(guī)定的工作量。二、評閱教師意見參照以下幾方面進行評定：1、論文選題的實用性、分析的科學(xué)性和體系的完整性；2、獲取資料是否豐富，處理資料是否科學(xué)、嚴謹；3、綜合運用基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識的深度、歸納、概括及運算的能力；4、文字表達能力，文章的邏輯性。三、論文答辯成績由答辯小組根據(jù)學(xué)生語言表達能力及回答問題的準確性進行評定。四、論文答辯成績和論文綜合評定成績按優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格五級計分。五、畢業(yè)論文的綜合評定成績按照畢業(yè)論文評分標(biāo)準綜合評定。六、論文由學(xué)生本人按照畢業(yè)論文（設(shè)計）規(guī)范用計算機排版、打印，一律使用統(tǒng)一

3、封面（16q 。七、學(xué)生的論文文本（含任務(wù)書、圖片等）由學(xué)院按學(xué)校規(guī)定存檔。目錄摘要1前言1.1 研究的目的意義1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 黃河三角洲地區(qū)鹽堿地改良技術(shù)模式研究現(xiàn)狀 1.2.2 混交林對土壤的改良 1.2.不同樹齡、不同土層混交林對土壤的改良作用研究現(xiàn)狀2實驗材料與方法 2.1 研究區(qū)概況2.2 實驗材料的選取2.3 實驗方法2.3.1 系列土壤水分梯度的獲得與監(jiān)測 2.3.2 光合效率指標(biāo)測定2.2.3數(shù)據(jù)處理、光合生理過程與機制分析 3結(jié)果分析3.1 不同土壤水分條件下楊樹葉片凈光合速率的光響應(yīng)特性 3.2 楊樹葉片凈光合速率和蒸騰速率的水分響應(yīng)特性 3.3 楊樹葉片

4、水分利用效率的水分響應(yīng)特性 3.4 楊樹葉片氣孔導(dǎo)度、胞間co舔度和氣孔限制值的水分響應(yīng)特性4討論與結(jié)論4.1 107楊光合作用對不同土壤水分條件的響應(yīng)特征 4.2 107楊葉片水分利用效率對不同土壤水分條件的響應(yīng)特征 參考文獻致謝黃河三角洲不同林分生物多樣性及土壤水文物理性質(zhì)研究作者：盧錦釗（2011級水土保持與荒漠化防治）指導(dǎo)教師：張淑勇（副教授）摘要：關(guān)鍵詞：灘地；黃河三角洲；土壤入滲；土壤貯水；水源涵養(yǎng)1引言1.1 研究目的意義林地土壤層水文特性在較大程度上能夠反映森林植被對土壤理化性狀的改良效 果，森林類型及其土壤水文物理性狀的不同，導(dǎo)致不同區(qū)域生境內(nèi)土壤層蓄水保 土功能表現(xiàn)出較大差

5、異1-7 。在土壤水文特性的研究中，我國對西北地區(qū)水 分問題的研究比較深入，形成了較完整的體系6 -8 ,在北方土石山區(qū)，也有較多關(guān)于森林涵養(yǎng)水源功能和土壤水文特性的研究9 -11,但涉及黃河三角洲灘地林分土壤水文特性的研究未見報道，因而相對缺乏黃河三角洲灘地植被類型合 理經(jīng)營管理的依據(jù)。黃河三角洲灘地為黃河淤積土 ，土質(zhì)壓實，滲透性差，質(zhì) 地粘重，養(yǎng)分貧瘠，地表徑流較大，水土流失嚴重。針對這些突出問題，為 提高黃河三角洲灘地的植被覆蓋率，改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，近年來通過適宜品種的 選育，以及一些工程措施、生物措施等進行了大面積人工林建設(shè)，從分析植被 改善土壤水文物理性狀及涵養(yǎng)水源功能入手，為造林

6、樹種選擇及其模式配置做好 基礎(chǔ)工作，以利于黃河三角洲灘地人工林的有效持續(xù)生長。為此，本文對現(xiàn)有主要典型人工林的土壤物理性狀、土壤滲透性能及土壤層貯蓄水分能力進行對比研究，以了解不同人工林對黃河三角洲灘地土壤的改良效果，為黃河三角洲灘地植被恢復(fù)重建中的植被空間分布格局及造林、營林技術(shù)提供理論依據(jù)和技術(shù)指 導(dǎo)。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 黃河三角洲地區(qū)鹽堿地改良技術(shù)模式研究現(xiàn)狀隨著區(qū)域開發(fā)和經(jīng)濟的發(fā)展，黃河三角洲地區(qū)的生態(tài)建設(shè)越來越受到重視，但土地 鹽堿化一直是影響黃河三角洲地區(qū)造林綠化的主要因素，成為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)發(fā)展的最大障礙。近年來，許多專家在蹄選耐鹽性植物、鹽堿地土壤改良、灌溉技術(shù)、綜合措

7、 施治理等方面作了大量的研究（王令超,2001）,取得了很多成功經(jīng)驗。改良鹽堿地的 方法主要有工程措施和生物措施兩大類。工程措施主要有溝渠排堿、灌水壓堿、客土改堿、修筑臺田、鋪隔離層等措施。 生物措施主要有提高植物耐鹽能力和引種鹽生植物和耐鹽植物等。提高植物耐鹽能 力,jt?展植物耐鹽生理和提高植物耐鹽能力的研究，使不耐鹽的植物能夠在鹽堿地 土壤上正常生長發(fā)育，獲得經(jīng)濟效益。鹽生植物和耐鹽植物的選擇原則是所選造林 樹種的耐鹽能力，要與造林地的土壤含鹽量相一致，同時還要考慮樹種對不同鹽分的 適應(yīng)性。1.2. 2混交林對土壤的改良不少林業(yè)科研成果和生產(chǎn)實踐證明，混交林可以充分利用地力，培肥林地土壤

8、，改善 生態(tài)環(huán)境，提高林分穩(wěn)定性，這一方面的代表性研究成果主要有楊樹刺槐混交林、松 棟混交林、杉惜混交林和落葉松水曲柳混交林等。尤其是楊樹剌槐混交林，近年來,不少學(xué)者分別從林分結(jié)構(gòu)、林木生長、林地生產(chǎn)力、林地土壤養(yǎng)分改善，以及樹種間養(yǎng)分轉(zhuǎn)移等方面對其混交效益機理進行了系統(tǒng)的研究。賈黎明，翟明普等人對楊 樹刺槐混交林養(yǎng)分狀況進行了研究，混交林土壤長效養(yǎng)分和速效養(yǎng)分有了較大的提 高，其中樹木吸收根主要集中在 0-20cm、20cm-40cm土層表現(xiàn)的尤為突出。翟明 普、沈國舫對楊樹刺槐混交林樹種間作用機制進行了研究，混交林可以提高刺槐的固氮效率，增加土壤的n素含量，尤其能改善有效營養(yǎng)，加速土壤養(yǎng)分

9、的礦化。土壤 酶活性反映了土壤中各種生物化學(xué)過程的強度和方向，它在土壤營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)和 能量的轉(zhuǎn)化過程中起著重要作用，而土壤營養(yǎng)物質(zhì)反映了土壤對植物根系供應(yīng)養(yǎng)分 的潛在能力，是構(gòu)成土壤肥力的重要方面之一。趙林森、王九齡對楊樹刺槐混交林 月尿酶、蛋白酶等主要酶活性進行了研究，混交林主要酶活性普遍高于兩樹種的純 林。1.2.3不同樹齡、不同土層混交林對土壤的改良作用研究現(xiàn)狀何斌、秦武明對馬占相思人工林根際和非根際土壤化學(xué)性質(zhì)和酶活性的差異，及其在林木生長過程中的演變規(guī)律進行了比較分析。結(jié)果表明：隨林齡增長，根際土壤和非根際土壤主要養(yǎng)分和酶活性均呈增加趨勢，土壤ph值則呈下降趨勢；不同年齡階 段土壤

10、全氮、水解氮均逐漸提高，土壤有機質(zhì)、全、速效和速效鉀含量也有相似 的規(guī)律；不同年齡階段土壤過氧化氧酶、蛋白酶、月尿酶和堿性酸酶活性均逐漸提高。紀萱、陳立新研究了不同林齡人工紅松林土壤水解氮、有效 、速效鉀及微量 元素變化規(guī)律。結(jié)果表明，不同林齡階段紅松人工林根際和非根際土壤水解氮、速 效鉀和有效磷質(zhì)量分數(shù)均大于天然次生林；水解氮質(zhì)量分數(shù)均表現(xiàn)出先降低后升高 再降低的趨勢，但總體上呈現(xiàn)隨年齡增長而降低的趨勢；與水解氮不同，速效鉀和有 效 質(zhì)量分數(shù)則表現(xiàn)出先升高再降低；紅松人工林不同發(fā)育階段根際土壤有效銅、有 效鐵、有效鋅和有效猛的質(zhì)量分數(shù)均大于紅松人工林不同發(fā)育階段非根際土壤的質(zhì) 量分數(shù)。2材料

11、與方法2.1 研究區(qū)概況黃河三角洲位于山東省境內(nèi)，是我國三大河口三角洲之一，是黃河入海地帶的扇 形沖積平原,是著名河口三角洲中目前 發(fā)程度很低的地區(qū)（楊慶德等，1991）,其經(jīng)濟 開發(fā)潛力之大，被譽為“金三角”地帶，是我國的重點經(jīng)濟 發(fā)區(qū)，在我國國民經(jīng)濟和 社會發(fā)展中占有重要地位，已被國家列為十大農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)區(qū)之一。黃河三角洲高 效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)的發(fā)展和建設(shè)，給黃河三角洲和山東省帶來前所未有的機遇，因此黃河 三角洲的 發(fā)一直受到各級政府的高度重視（江澤慧，1999）。聯(lián)合國開發(fā)計劃署 （undph把“支持黃河三角洲可才i續(xù)發(fā)展”作為中國21世紀議程的優(yōu)先項目,山東省亦把黃河三角洲開發(fā)作為全省兩大跨

12、世紀工程之一，特別是2009年11月23日，國務(wù)院正式批復(fù)黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)發(fā)展規(guī)劃，以此為起點，黃河三角洲地區(qū)的發(fā)展上升為國家戰(zhàn)略，成為國家區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。 黃河三角洲地區(qū)土地廣闊，光熱充足，氣候適宜，自然資源豐富，地理位置優(yōu)越，但是 隨著區(qū)域經(jīng)濟開發(fā)的不斷深入，經(jīng)過幾十年的土地開發(fā)，生態(tài)問題日益突出，該區(qū) 域自然植被嚴重退化，生態(tài)環(huán)境脆弱。隨著區(qū)域經(jīng)濟開發(fā)的不斷深入，生態(tài)問題日益 突出，特別是日趨嚴重的土地鹽漬化問題，嚴重制約著區(qū)域農(nóng)業(yè)的發(fā)展（劉小京 等,2002）。由于成陸年輕，地下水位和地下水礦化度較高，易受海潮侵襲，加速了土 壤的鹽漬化。2.2 實驗方法2.2.

13、1 實地調(diào)查與土樣的采集主要對小流域范圍內(nèi)的植被類型、結(jié)構(gòu)、分布等群落種類組成及結(jié)構(gòu)特征 進行調(diào)查分析；在此基礎(chǔ)上，選擇標(biāo)準地，對植被生物量、郁閉度、覆蓋度、多 度、頻度、重要值及生物多樣性指數(shù)等群落數(shù)量特征進行研究，林分類型基本概況 見表1。在每個標(biāo)準樣地內(nèi)設(shè)置 5個1m 1m的草本樣方，對樣方內(nèi)的草本進行調(diào)查，包括草本 的名稱，株數(shù)，高度，蓋度等，計算每種林分類型下草本多樣性，多樣性指標(biāo)包括shannon指數(shù)（sn）、simpson指數(shù)（sp）,具體見表2。由表2可知，桎柳林下草本的多樣性指數(shù)最山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士論文高，shannon指數(shù)、simpson指數(shù)分別為1.8132、0.8124,

14、白蠟純林最低， shannon指數(shù)、simpson指數(shù)分別為0.3754、0.2167。多樣性指數(shù)大小表現(xiàn)為桎柳林 白蠟桎柳混交林 白蠟旱 柳混交林 旱柳林 白蠟林，總體表現(xiàn)為混交林下草本的多樣性指數(shù)要高于純林，但桎柳林由于 地表面光照充足，草本植物相對豐富。2.2.2 土壤水文物理參數(shù)測定采用環(huán)刀浸水法測定土壤容重和孔隙度等各項水文物理參數(shù)10。并由公式計算一定土層深度內(nèi)的土壤吸持貯水量、滯留貯水量和飽和貯水量。即 ：wc=1 000 pc - hwnc=1 000 pnc - hwt=1 000 pt h式中:wc,wnc,wt分別為土壤水分吸持貯水量、滯留貯存量和飽和貯水量（mm）;pc

15、,pnc,pt分別為毛管孔隙度、非毛管孔隙度和總孔隙度（）;h計算土層深度（m）,本研究取值為0.20 m。有機質(zhì)測定采用重銘酸鉀容量法。73結(jié)果分析3.1林分基本概況表1林分類型基本概況林分類型平均胸 徑/ （cm）平均樹 高/（m）平均枝 下高/（mm平均冠存活率/林下植被總蓋度/（%幅/(m)（為白蠟x旱白蠟柳5.745.781.744.3265.2194旱柳4.014.251.254.0267.52白蠟x桎白蠟柳5.646.101.754.1268.5289桎柳1.721.02-白蠟5.545.131.454.5265.2494旱柳4.214.541.123.8667.0 084桎柳2

16、.051.21-6山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士論文3.2林下生物多樣性表2各標(biāo)準樣地內(nèi)草本多樣性調(diào)查多樣性指數(shù)白蠟+旱柳白蠟+桎柳白蠟旱柳桎柳sn1.31251.34520.37541.21031.8132sp0.64370.68750.21670.41560.8124h-；snshannon指數(shù) spsimpson 指數(shù)3.3不同植被恢復(fù)措施下枯落物蓄積量枯落物蓄積量因林齡、氣候條件、及林分生長狀況等的不同而有顯著差異。不 同林分類型枯落物蓄積量見表3。表3不同林分類型下的枯落物蓄積量林分類型白蠟+旱柳白蠟+桎柳白蠟旱柳桎柳枯落物蓄積量（t/hm 2）251.56201.43136.54180.2325

17、.63由表3可知，不同林分類型枯落物蓄積量差異性較大。枯落物蓄積量大小依次 為：白蠟旱柳混交林 白蠟桎柳混交林 旱柳林 白蟲!林桎柳林。白蠟旱柳混交林地 枯落物較厚，且林分水分狀況較好，枯落物大部分為已分解層，重量較大。白蠟桎 柳林林分郁閉度較大，生長狀況良好，枯落物蓄積量相應(yīng)較大。桎柳純林枯落物林 分立地相對較差，枯落物性狀相對較小，因而蓄積量最低。因此混交林林分枯落物 水文生態(tài)功能優(yōu)于較其它林分類型，截持降雨、減緩地表徑流沖刷能力相應(yīng)較強。 各修復(fù)措施可以增加林地生物量，同時減少了人為活動對林地的干擾，因而增加了 林地枯落物蓄積量。3.4 不同植被恢復(fù)措施下的枯落物含水量表4 /、同林分類

18、型卜的枯落物含水量林分類型白蠟+旱柳白蠟+桎柳白蠟旱柳桎柳枯落物含水 量（為32.2524.5620.1321.4512.313.5 不同林分類型枯落物飽和吸水率森林枯落物的吸水率取決于枯落物的組成。不同林地類型對植物群落枯落物的 集聚有重要的影響。各種林地類型枯落物飽和吸水率有明顯的差別，林地枯落物層 的分解，增加了土壤的有機質(zhì)含量、改善了土壤結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，提高了孔隙率， 增強了 土壤入滲性能，從而可以明顯消減地表徑流和沖刷量。表5不同林分類型下的枯落物飽和吸水率白蠟+旱柳+桎柳白蠟旱柳飽和吸水率（%243.62221.35210.36184.52101.32由表5可知，不同林分類型枯落物

19、飽和吸水率存在差異較大。大小依次為：白 蠟旱柳混交林 白蠟桎柳混交林 白蠟林 旱柳林 桎柳林?？傮w上來看，混交林枯落 物飽和吸水率最高，喬木純林次之，灌木純林最低?；旖涣至值乜萋湮镙^厚，且林 分水分狀況較好，枯落物大部分為已分解層，重量較大。喬木純林林分郁閉度較大，生長狀況良好，枯洛物層飽和吸水率相應(yīng)較大。灌木桎柳純林枯洛物林分立地 相對較差，生長狀況較闊葉林差，枯落物性狀相對較小，因此枯落物層飽和吸水率 最低。3.6 不同林分類型枯落物的水容量表6不同林分類型下的枯落物最大水容量林分類型白蠟+旱柳+白蠟旱柳最大水容量(mrm50.2145.2321.2424.5314.51由表6可知：不同林

20、分類型枯落物的水容量存在較大差異。依次是：白蠟旱柳 混交林 白蠟桎柳混交林 旱柳林 白蟲!林桎柳林。總體上來說，混交林枯落物層的 水容量最高，其次為喬木純林，桎柳林最小。刺槐純林林地枯落物較厚，且林分水 分狀況較好，枯落物大部分為已分解層，重量較大。3.7 不同植被恢復(fù)措施下的枯落物吸水過程白蠟+旱柳 白蠟+桂柳 一4 白蠟 一.旱柳 一.桂柳0 0.25h0.5h 1h 2h 4h 8h 24h吸水時間/(h)圖1不同林分類型下枯落物層吸水特性3.8 不同植被恢復(fù)措施下的土壤基本物理性質(zhì)表7不同林分的土壤容重和孔隙度狀況(2010年7月)林分類型土層深度/cm谷重(g - cm3)總孔隙度/

21、%毛管孔隙度/%孔隙比白蠟+旱柳0201.3449.3345.830.9720 401.3649.9546.551.00白蠟+桎柳0201.3145.9441.540.8520 401.4043.5240.020.77白蠟0201.4046.4242.220.8720 401.4745.2341.630.83旱柳0201.4143.4339.230.7720 401.4349.6244.120.98桎柳0201.4047.2143.910.8920-401.4641.8137.810.72裸地0201.4840.3238.120.6820-401.5139.6737.210.663.9不同植被

22、恢復(fù)措施下的土壤蓄水性能表8不同林分的土壤蓄水指標(biāo)（2010年7月）林分類型土層深度飽和蓄水毛管蓄水非毛管蓄涵蓄降水后效涵蓄/cm量量水量量量(t/hm 2)(t/hm 2)(t/hm 2)(t/hm 2)(t/hm 2)白蠟+旱020986.6916.670625.2589.0柳2040999.0931.068456.4633.9白蠟+桎020918.8830.888220.9399.9柳2040870.4800.470332.0631.0白蠟020928.4844.484364.2631.02040904.6832.672248.0409.8旱柳020868.6784.684370.356

23、4.12040992.4882.4110419.7562.3桎柳020836.2756.280168.4399.62040944.2878.266315.5495.5對2011年4月與8月的土壤樣品分析發(fā)現(xiàn)，具土壤水文性質(zhì)與 2010年7月所 測數(shù)值的規(guī)律大體相同。3.10 不同植被恢復(fù)措施下的的土壤水文性質(zhì)的季節(jié)變化表9和表10分別是旱季和雨季不同林分的土壤容重和孔隙度狀況，由表9可知，旱季，在重量含水量方面，桎柳林和白蠟林相對較高，其他相差不大，這可能 由于旱季植物生長需要大量水，而降水量較少，從而各林地重量含水量較小，尤其 是林下植物較豐富的林分，故混交林分的值相對較小，同時天氣溫度不是

24、太高，蒸 發(fā)量較小。土壤容重方面，各林分與桎柳林地相比均較小，說明混交林和喬木純林 改良土壤通氣透水性能較好；同時總孔隙度、毛管孔隙度、孔隙比的值，均是混交 林和喬木純林大于桎柳林地，表明混交林和喬木純林對土壤的改良作用較好（見表 9）。由表10可知，在雨季，重量含水量方面，與無林地相比，各林分的值都較 大，這與雨季降水較多有主要關(guān)系，其他指標(biāo)變化規(guī)律與旱季類似。表9不同林分的土壤容重和孔隙度狀況（2011年旱季）林分類型重量含水量/%容重(g cm3)總孔隙度/%毛管孔隙度/%非毛管孔隙度/%孔隙比白蠟+旱 柳11.841.3549.6446.190.991.35白蠟+桎 柳7.941.39

25、47.0142.134.880.89白蠟16.041.4045.8341.930.851.44旱柳11.241.3346.5942.214.380.87桎柳17.841.4445.6240.545.080.84表10/、同林分的土壤容重和孔隙度狀況（2011年雨季）林分類型重量含水非毛管孔隙孔隙比量/%(g cm3)/%度/%/%白蠟+旱 柳17.741.445.9241.144.780.85白蠟+桎 柳18.741.3644.7340.780.811.36白蠟20.441.3645.1940.914.280.82旱柳21.941.4246.5341.680.881.42桎柳22.041.43

26、44.5140.860.811.43許多研究表明，森林土壤對于水分的涵蓄能力的高低主要取決于土壤厚度和土 壤的有效持水量。土壤蓄水能力通常以一定土層最大蓄水量和有效蓄水量來度量， 而有效蓄水量更能表明土壤對植物需水的保證程度。在一定程度上，土壤的孔隙狀 況決定著土壤水源涵養(yǎng)性能。研究表明不同林分土壤的涵養(yǎng)水源能力差異顯著。從 表11和12可知，不同林分的土壤40cm飽和蓄水量、毛管蓄水量、非毛管蓄水 量、涵蓄降水量和有效涵蓄量在雨季和旱季表現(xiàn)出一定差 異。表11不同林分的土壤蓄水指標(biāo)（2011年旱季）量/%量(t/hm 2)量(t/hm 2)量(t/hm 2)量(t/hm 2)量(t/hm 2)白蠟+ 旱柳11.841985.61847.639.431131107969白蠟+ 桎柳7.941880.41685.2195.21326.41131.2白蠟16.041833.2167733.8437710.8554.5旱柳11.241863.61688.4175.21071.8896.6桎柳17.841824.81621.6203.2464.5338.7表12不同林分的土壤蓄水