發(fā)布時(shí)間：2018-05-13 22:45

  本文選題：農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng) + 細(xì)根��； 參考：《西北農(nóng)林科技大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：農(nóng)林復(fù)合經(jīng)營是在綜合考慮社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)因素的前提下,將喬木、林果或灌木有機(jī)的結(jié)合于農(nóng)牧生產(chǎn)系統(tǒng)中的一種土地利用方式,具有為社會(huì)提供糧食、飼料和其他林副產(chǎn)品等多種產(chǎn)出的優(yōu)勢。鑒于此,農(nóng)林復(fù)合經(jīng)營在渭北黃土區(qū)被廣泛應(yīng)用。然而,農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)作為一種人工系統(tǒng)在本地區(qū)的穩(wěn)定性和可持續(xù)性如何是亟需探討的議題。土壤生態(tài)是植被系統(tǒng)可持續(xù)性的關(guān)鍵,特別是在水資源缺乏的黃土區(qū)更是如此。對農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)土壤生態(tài)的研究,有助于理清其可持續(xù)性機(jī)制;同時(shí)也可以為經(jīng)營可持續(xù)性強(qiáng),產(chǎn)出穩(wěn)定性高的農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)提供理論指導(dǎo)。本研究以核桃(Juglans regia)-小麥(Triticum aestivum)間作復(fù)合系統(tǒng)為研究對象,分別以兩者的單作系統(tǒng)為對照,討論核桃-小麥間作對土壤水分入滲、土壤水分、淺層土壤溫度、土壤理化性質(zhì)及根系活動(dòng)等土壤生態(tài)因子的影響;分析各土壤生態(tài)因子與系統(tǒng)可持續(xù)性和產(chǎn)出的關(guān)系。目的是闡明農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)土壤和根系與生產(chǎn)力的關(guān)系,為農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)科學(xué)管理提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:核桃-小麥間作系統(tǒng)的年耗水量比兩單作系統(tǒng)均高。但是核桃-小麥間作可以通過降低地表徑流量,增加土壤水分入滲,在水分充裕月份年份使土壤水分虧缺得到迅速補(bǔ)充,從而防止土壤水分持續(xù)虧缺的發(fā)生,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可持續(xù)。核桃-小麥間作與兩單作系統(tǒng)相比,可以有效降低夏季日內(nèi)5、10和25 cm地溫的峰值及高溫時(shí)段的土壤溫度。在整個(gè)生長季節(jié)(3~10月)復(fù)合系統(tǒng)5、10和25 cm月平均地溫,均低于兩單作系統(tǒng)且存在顯著差異;特別是5 cm地溫與兩單作系統(tǒng)的差異最大。這有利于降低核桃-小麥間作系統(tǒng)內(nèi)土壤水分的無效蒸發(fā)。三種土地利用方式的初始入滲速率和穩(wěn)定入滲速率均為核桃-小麥間作�e小麥單作�e核桃單作。與兩單作系統(tǒng)相比核桃-小麥間作在種植的第9年后就可以顯著提高土壤的水分入滲速率,但其有效的影響深度約為40 cm。生長季內(nèi)核桃-小麥間作的入滲速率均在7、8、9月達(dá)到高峰,與本地區(qū)降雨量的時(shí)間分布有良好的耦合關(guān)系。入滲速率的提高及其時(shí)間分布與降雨時(shí)間分布的耦合,可以讓土壤在雨季留住更多的雨水,為農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)的穩(wěn)定和產(chǎn)出提供水分保證。核桃-小麥間作對土壤物理性質(zhì)的改善作用主要在0~40 cm土層。核桃-小麥間作表層土壤(0~20 cm)可以避免因人畜踩踏和缺乏耕作等,造成的土壤容重迅速升高,同時(shí)在20~40 cm土層對犁底層也有顯著的改善作用。核桃-小麥間作對各土層田間持水量均表現(xiàn)出持續(xù)的改善作用,除在20~40 cm土層略低于核桃單作外,其他從第5年開始均高于兩單作系統(tǒng)。核桃-小麥間作對各土層土壤孔隙度均存在持續(xù)的改善作用,與兩單作系統(tǒng)相比在0~20和20~40cm土層,存在顯著差異。土壤孔隙度的改善是水分入滲性能得以提高的基礎(chǔ)。核桃-小麥間作各土層土壤有機(jī)碳含量,隨種植年限的增加,均呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢,從第7年開始與兩單作系統(tǒng)均存在顯著差異。隨種植年限的增加,核桃-小麥間作各土層土壤有機(jī)碳含量的積累速度均呈現(xiàn)倒u形曲線趨勢,在第7年左右達(dá)到最大值。核桃-小麥間作是通過向深層土壤積累更多的碳來實(shí)現(xiàn)1m深土層的土壤有機(jī)碳密度的增加,而核桃單作則是向淺土層積累更多的碳來實(shí)現(xiàn)這一過程。核桃-小麥間作有很大固碳潛力,且最大優(yōu)勢是將碳積累在較深土層,這對增加土壤碳匯具有重要意義。核桃-小麥間作系統(tǒng)中核桃和小麥根系均在上半年有一個(gè)大的生長高峰(5和4月),在下半年有一個(gè)小的生長高峰(9和11月);二者在大生長高峰期時(shí)間上重疊較多,根系競爭主要發(fā)生在上半年大生長高峰期。核桃-小麥間作和核桃單作的核桃細(xì)根根長密度,隨種植年限的增加均呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢。在各土層各年份,核桃-小麥間作系統(tǒng)中核桃細(xì)根根長密度均低于核桃單作,且在第7年后存在顯著的差異。核桃-小麥間作對各土層小麥根系的根長密度均有顯著的影響,在淺層土壤(0~20cm)從第7年就可以顯著增加小麥根系的根長密度;而在20cm以下土層從第7年開始則會(huì)降低小麥根系的根長密度。核桃-小麥間作和核桃單作中,核桃細(xì)根的垂直分布中心深度,隨種植年限的增加,均呈越來越深的趨勢,在11年的觀察期內(nèi)從20cm分別增大到38.85和35.26cm。間作系統(tǒng)中小麥根系的垂直分布中心深度,隨種植年限的增加,呈越來越淺趨勢,在11年的觀察期內(nèi)從27.15cm減小到16.75cm。核桃-小麥間作系統(tǒng)中,小麥根系是通過根系在短期內(nèi)的快速生長迅速占據(jù)土壤空間獲得競爭優(yōu)勢,而核桃樹是通過根系的逐年積累占據(jù)土壤空間最終獲得競爭優(yōu)勢。在間作系統(tǒng)中0~20cm土層由于土地翻耕干擾,讓核桃根系無法完成逐年積累,這就為小麥根系競爭優(yōu)勢的發(fā)揮提供了機(jī)會(huì),兩物種才得以共存。農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)中人工干擾下的競爭平衡(競爭-干擾-再平衡管理策略)也是系統(tǒng)可持續(xù)和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)力提高的重要因素。核桃-小麥間作提高了核桃樹的生產(chǎn)力而降低了小麥的生產(chǎn)力,對核桃樹生產(chǎn)力提高的原因來自土壤生態(tài)因子。從第5年開始核桃-小麥間作系統(tǒng)中核桃的產(chǎn)量顯著高于核桃單作,到第11年時(shí)比核桃單作增產(chǎn)了15.47%。從第5年開始核桃-小麥間作系統(tǒng)中小麥的產(chǎn)量顯著低于小麥單作,但在第7年后間作系統(tǒng)中小麥的產(chǎn)量比小麥單作的減產(chǎn)基本穩(wěn)定在30%左右。核桃-小麥間作系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)收益從第3年開始就顯著高于兩單作系統(tǒng),且與核桃單作相比沒有經(jīng)濟(jì)收益降低的過程。在第11年時(shí),核桃-小麥間作系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益的水分利用效率(bwue)為111.50(元·ha 1·mm 1),分別是同年小麥單作和核桃單作的3.78和1.24倍。但籽粒總產(chǎn)量的水分利用效率(kg·ha-1·mm-1)則為小麥單作核桃-小麥間作核桃單作。在評價(jià)有多種農(nóng)產(chǎn)品輸出功能的農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)水分利用效率時(shí),更適合用BWUE,因其可以將產(chǎn)量和價(jià)值統(tǒng)一起來�？傊�,第一,農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)的根系活動(dòng)可以改善土壤的理化性質(zhì),從而改善土壤的水分入滲性能,提高土壤的持水能力,減少水土流失,改善土壤肥力,最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)生產(chǎn)力在數(shù)量和質(zhì)量上提高。第二,農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)根系競爭讓物種間根系生態(tài)位分離,實(shí)現(xiàn)對資源在時(shí)空上的多層次利用,提高資源的利用效率,進(jìn)而提高農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)的生產(chǎn)力。第三,對農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)中種間競爭進(jìn)行人為干擾的“競爭-干擾-再平衡”管理策略,也是系統(tǒng)可持續(xù)和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)力提高的重要因素。
[Abstract]:In this paper , the relationship between soil water infiltration , soil moisture , soil temperature , soil physical and chemical properties and root activity are discussed . 鍦ㄧ��7騫村乏鍙寵揪鍒版渶澶у，

本文編號(hào)：1885183