土壤水分对107杨光合作用及水分利用特征的影响-zhsy解析

1、山东农业大学学士论文 山东农业大学 毕业论文 题目： 黄河三角洲不同林分生物多样性及土壤水文 物理性质研究 Soil Hydrological Properties of Different Forest Types inLow lands of the Yellow River Delta 装 订 线 学院林 学院 专业班级 水土保持与荒漠化防治一班 届次 2015 届 学生姓名卢锦钊 学 号20112506 指导教师 张淑勇 职称 副教授 二 O 一五年六月二日 山东农业大学学士论文 说明 一、指导教师评语根据学生实习及撰写论文情况进行评定： 1 、对待实习的态度及实习纪律的遵守情况； 2

2、 、能否准确熟练地进行观察记载、搜集整理、查阅资料及运用数据的水平； 3 、能否准确熟练地进行各项操作，并运用所学知识解决实际问题； 4 、能否很好地完成任务书规定的工作量。 二、评阅教师意见参照以下几方面进行评定： 1 、论文选题的实用性、分析的科学性和体系的完整性； 2 、获取资料是否丰富，处理资料是否科学、严谨； 3 、综合运用基础理论和专业知识的深度、归纳、概括及运算的能力； 4 、文字表达能力，文章的逻辑性。 三、论文答辩成绩由答辩小组根据学生语言表达能力及回答问题的准确性进行评定。 四、论文答辩成绩和论文综合评定成绩按优秀、良好、中等、及格和不及格五级计分。 五、毕业论文的综合评定

3、成绩按照毕业论文评分标准综合评定。 六、论文由学生本人按照毕业论文（设计）规范用计算机排版、打印，一律使用统一封面 （ 16K）。 七、学生的论文文本（含任务书、图片等）由学院按学校规定存档。 山东农业大学学士论文 目录 摘要 1 前言 1.1 研究的目的意义 1.2 国内外研究现状 1.2.1 黄河三角洲地区盐碱地改良技术模式研究现状 1.2.2 混交林对土壤的改良 1.2. 不 同 树 龄 、 不 同 土 层 混 交 林 对 土 壤 的 改 良 作 用 研 究 现 状 2 实验材料与方法 2.1 研究区概况 2.2 实验材料的选取 2.3 实验方法 2.3.1 系列土壤水分梯度的获得与监测

4、 2.3.2 光合效率指标测定 2.2.3 数据处理、光合生理过程与机制分析 3 结果分析 3.1 不同土壤水分条件下杨树叶片净光合速率的光响应特性 3.2 杨树叶片净光合速率和蒸腾速率的水分响应特性 3.3 杨树叶片水分利用效率的水分响应特性 3.4 杨树叶片气孔导度、胞间 CO2浓度和气孔限制值的水分响应特性 4 讨论与结论 4.1 107 杨光合作用对不同土壤水分条件的响应特征 4.2 107 杨叶片水分利用效率对不同土壤水分条件的响应特征 参考文献 致谢 山东农业大学学士论文 黄河三角洲不同林分生物多样性及土壤水文物理性质研究 作者：卢锦钊（ 2011 级水土保持与荒漠化防治） 指导教

5、师：张淑勇（副教授） 摘要： 关键词： 滩地 ; 黄河三角洲 ; 土壤入渗 ; 土 壤贮水 ; 水源涵养 1 引言 1.1 研究目的意义 林地土壤层水文特性在较大程度上能够反映森林植被对土壤理化性状的改良效 果 , 森林类型及其土壤水文物理性状的不同 , 导致不同区域生境内土壤层蓄水保 土功能表现出较大差异 1 -7 。在土壤水文特性的研究中 , 我国对西北地区水 分问题的研究比较深入 , 形成了较完整的体系 6 -8 , 在北方土石山区 , 也有 较多关于森林涵养水源功能和土壤水文特性的研究 9 -11, 但涉及黄河三角洲滩 地林分土壤水文特性的研究未见报道 , 因而相对缺乏黄河三角洲滩地植

6、被类型合 理经营管理的依据 。黄河三角洲滩地为黄河淤积土 , 土质压实 , 渗透性差 , 质 地粘重 , 养分贫瘠 , 地表径流较大 , 水土流失严重 。 针对这些突出问题 , 为 提高黄河三角洲滩地的植被覆盖率 , 改善当地生态环境 , 近年来通过适宜品种的 选育 , 以及一些工程措施 、 生物措施等进行了大面积人工林建设 , 从分析植被 改善土壤水文物理性状及涵养水源功能入手 , 为造林树种选择及其模式配置做好 基础工作 , 以利于黄河三角洲滩地人工林的有效持续生长 。为此 , 本文对现有 主要典型人工林的土壤物理性状 、 土壤渗透性能及土壤层贮蓄水分能力进行对比 研究 , 以了解不同人工

7、林对黄河三角洲滩地土壤的改良效果 , 为黄河三角洲滩地 植被恢复重建中的植被空间分布格局及造林 、 营林技术提供理论依据和技术指 导。 山东农业大学学士论文 1.2 国内外研究现状 1.2.1 黄河三角洲地区盐碱地改良技术模式研究现状 随着区域开发和经济的发展 , 黄河三角洲地区的生态建设越来越受到重视 ,但土地 盐碱化一直是影响黄河三角洲地区造林绿化的主要因素 , 成为当地生态发展的最大 障碍。近年来 , 许多专家在蹄选耐盐性植物、盐碱地土壤改良、灌溉技术、综合措 施治理等方面作了大量的研究 （ 王令超,2001）, 取得了很多成功经验。改良盐碱地的 方法主要有工程措施和生物措施两大类。 工

8、程措施主要有沟渠排碱、灌水压碱、客土改碱、修筑台田、铺隔离层等措施。 生物措施主要有提高植物耐盐能力和引种盐生植物和耐盐植物等。提高植物耐盐能 力,JT?展植物耐盐生理和提高植物耐盐能力的研究 , 使不耐盐的植物能够在盐碱地 土壤上正常生长发育 , 获得经济效益。盐生植物和耐盐植物的选择原则是所选造林 树种的耐盐能力 ,要与造林地的土壤含盐量相一致 , 同时还要考虑树种对不同盐分的 适应性。 1.2. 2 混交林对土壤的改良 不少林业科研成果和生产实践证明 ,混交林可以充分利用地力 ,培肥林地土壤 ,改善 生态环境 , 提高林分稳定性 , 这一方面的代表性研究成果主要有杨树刺槐混交林、松 栋混

9、交林、杉惜混交林和落叶松水曲柳混交林等。尤其是杨树剌槐混交林, 近年来, 不少学者分别从林分结构、林木生长、林地生产力、林地土壤养分改善, 以及树种 间养分转移等方面对其混交效益机理进行了系统的研究。贾黎明 , 翟明普等人对杨 树刺槐混交林养分状况进行了研究 , 混交林土壤长效养分和速效养分有了较大的提 高, 其中树木吸收根主要集中在 0-20cm、20cm-40cm土层表现的尤为突出。翟明 普、沈国舫对杨树刺槐混交林树种间作用机制进行了研究 , 混交林可以提高刺槐的 固氮效率 ,增加土壤的 N素含量, 尤其能改善有效营养 , 加速土壤养分的矿化。土壤 酶活性反映了土壤中各种生物化学过程的强度

10、和方向 , 它在土壤营养物质的循环和 能量的转化过程中起着重要作用 , 而土壤营养物质反映了土壤对植物根系供应养分 的潜在能力 , 是构成土壤肥力的重要方面之一。赵林森、王九龄对杨树刺槐混交林 脲酶、蛋白酶等主要酶活性进行了研究 , 混交林主要酶活性普遍高于两树种的纯 林。 1.2.3 不同树龄、不同土层混交林对土壤的改良作用研究现状 何斌、秦武明对马占相思人工林根际和非根际土壤化学性质和酶活性的差异 , 及其 在林木生长过程中的演变规律进行了比较分析。结果表明 :随林龄增长 ,根际土壤和 非根际土壤主要养分和酶活性均呈增加趋势 ,土壤 pH值则呈下降趋势 ;不同年龄阶 段土壤全氮、水解氮均逐

11、渐提高 , 土壤有机质、全 、速效 和速效钾含量也有相似 的规律; 不同年龄阶段土壤过氧化氧酶、蛋白酶、脲酶和碱性酸酶活性均逐渐提 山东农业大学学士论文 高。纪萱、陈立新研究了不同林龄人工红松林土壤水解氮、有效 、速效钾及微量 元素变化规律。结果表明 , 不同林龄阶段红松人工林根际和非根际土壤水解氮、速 效钾和有效磷质量分数均大于天然次生林 ; 水解氮质量分数均表现出先降低后升高 再降低的趋势 ,但总体上呈现随年龄增长而降低的趋势 ;与水解氮不同 ,速效钾和有 效 质量分数则表现出先升高再降低 ; 红松人工林不同发育阶段根际土壤有效铜、有 效铁、有效锌和有效猛的质量分数均大于红松人工林不同发育

12、阶段非根际土壤的质 量分数。 2 材料与方法 2.1 研究区概况 黄河三角洲位于山东省境内 ,是我国三大河口三角洲之一 , 是黄河入海地带的扇 形冲积平原 , 是著名河口三角洲中目前 发程度很低的地区 （杨庆德等 ,1991）, 其经济 开发潜力之大 , 被誉为“金三角”地带 , 是我国的重点经济 发区, 在我国国民经济和 社会发展中占有重要地位 , 已被国家列为十大农业综合开发区之一。黄河三角洲高 效生态经济区的发展和建设 , 给黄河三角洲和山东省带来前所未有的机遇 , 因此黄河 三角洲的 发一直受到各级政府的高度重视 （江泽慧,1999） 。联合国开发计划署 （UNDP）已把“支持黄河三角

13、洲可持续发展”作为中国 21 世纪议程的优先项目 , 山东省亦把黄河三角洲开发作为全省两大跨世纪工程之一 ,特别是 2009年 11月 23 日,国务院正式批复黄河三角洲高效生态经济区发展规划 ,以此为起点 ,黄河三 角洲地区的发展上升为国家战略 , 成为国家区域协调发展战略的重要组成部分。 黄河三角洲地区土地广阔 ,光热充足,气候适宜,自然资源丰富 ,地理位置优越 ,但是 随着区域经济开发的不断深入 , 经过几十年的土地开发 ,生态问题日益突出 , 该区 域自然植被严重退化 , 生态环境脆弱。随着区域经济开发的不断深入 , 生态问题日益 突出, 特别是日趋严重的土地盐渍化问题 , 严重制约着

14、区域农业的发展 （刘小京 等,2002） 。由于成陆年轻 ,地下水位和地下水矿化度较高 ,易受海潮侵袭 ,加速了土 壤的盐渍化。 2.2 实验方法 2.2.1 实地调查与土样的采集 主要对小流域范围内的植被类型、结构、分布等群落种类组成及结构特征 进行调查分析；在此基础上，选择标准地，对植被生物量、郁闭度、覆盖度、多 度、频度、重要值及生物多样性指数等群落数量特征进行研究，林分类型基本概况 见表 1。 在每个标准样地内设置 5 个 1m 1m的草本样方，对样方内的草本进行调查，包括草本 的名称，株数，高度，盖度等，计算每种林分类型下草本多样性，多样性指标包括 Shannon 指 数（ Sn）、

15、Simpson指数（ Sp），具体见表 2。由表 2可知，柽柳林下草本的多样性指数最 山东农业大学学士论文 高， Shannon 指数、 Simpson 指数分别为 1.8132 、 0.8124 ，白蜡纯林最低， Shannon 指数、 Simpson 指数分别为 0.3754 、0.2167 。多样性指数大小表现为柽柳林 白蜡柽柳混交林 白蜡旱 柳混交林 旱柳林 白蜡林，总体表现为混交林下草本的多样性指数要高于纯林，但柽柳林由于 地表面光照充足，草本植物相对丰富。 2.2.2 土壤水文物理参数测定 采用环刀浸水法测定土壤容重和孔隙度等各项水文物理参数 10 。并由公式计算 一定土层深度内的

16、土壤吸持贮水量、滞留贮水量和饱和贮水量。即 : Wc=1 000Pc h Wnc=1 000 Pnch Wt=1 000Pt h 式中:Wc,Wnc,Wt分别为土壤水分吸持贮水量、滞留贮存量和饱和贮水量 （mm）;Pc,Pnc,Pt 分别为毛管孔隙度、非毛管孔隙度和总孔隙度 （%）;h 计算土层深度 （m）, 本研究取值为 0.20 m 。有机质测定采用重铬酸钾容量法。 3 结果分析 3.1 林分基本概况 表1 林分类型基本概况 林分类型 平均胸 径 / （ cm） 平均树 高 / （ m） 平均枝 下高/ （ m） 平均冠 幅 / （m） 存活率 / （%） 林下植被 总盖度/ %） 白蜡旱

17、 白蜡 5.74 5.78 1.74 4.32 65.2 94 柳 1 旱柳 4.01 4.25 1.25 4.02 67.5 2 白蜡柽 白蜡 5.64 6.10 1.75 4.12 68.5 89 柳 2 柽柳 1.72 1.02 - - - 白蜡 5.54 5.13 1.45 4.52 65.2 94 4 旱柳 4.21 4.54 1.1 3.8 67.0 84 2 6 0 柽柳 2.05 1.21 - - - 6 7 山东农业大学学士论文 3.2 林下生物多样性 表 2 各标准样地内草本多样性调查 多样性指数 白蜡 +旱柳 白蜡 +柽柳 白蜡 旱柳 柽柳 Sn 1.3125 1.345

18、2 0.3754 1.2103 1.8132 Sp 0.6437 0.6875 0.2167 0.4156 0.8124 注； Sn Shannon 指数 SpSimpson 指数 3.3 不同植被恢复措施下枯落物蓄积量 枯落物蓄积量因林龄、气候条件、及林分生长状况等的不同而有显著差异。不 同林分类型枯落物蓄积量见表 3。 表 3 不同林分类型下的枯落物蓄积量 林分类型 白蜡 +旱柳 白蜡 +柽柳 白蜡 旱柳 柽柳 枯落物蓄积 251.56 201.43 136.54 180.23 25.63 量（ t/hm 2） 由表 3 可知，不同林分类型枯落物蓄积量差异性较大。枯落物蓄积量大小依次 为：

19、白蜡旱柳混交林 白蜡柽柳混交林 旱柳林 白蜡林 柽柳林。白蜡旱柳混交林地 枯落物较厚，且林分水分状况较好，枯落物大部分为已分解层，重量较大。白蜡柽 柳林林分郁闭度较大，生长状况良好，枯落物蓄积量相应较大。柽柳纯林枯落物林 分立地相对较差，枯落物性状相对较小，因而蓄积量最低。因此混交林林分枯落物 水文生态功能优于较其它林分类型，截持降雨、减缓地表径流冲刷能力相应较强。 各修复措施可以增加林地生物量，同时减少了人为活动对林地的干扰，因而增加了 林地枯落物蓄积量。 3.4 不同植被恢复措施下的枯落物含水量 表 4 不同林分类型下的枯落物含水量 林分类型 白蜡 +旱柳 白蜡 +柽柳 白蜡 旱柳 柽柳

20、枯落物含水 32.25 24.56 20.13 21.45 12.31 量（ %） 3.5 不同林分类型枯落物饱和吸水率 森林枯落物的吸水率取决于枯落物的组成。不同林地类型对植物群落枯落物的 集聚有重要的影响。各种林地类型枯落物饱和吸水率有明显的差别，林地枯落物层 的分解，增加了土壤的有机质含量、改善了土壤结构和理化性质，提高了孔隙率， 增强了土壤入渗性能，从而可以明显消减地表径流和冲刷量。 表 5 不同林分类型下的枯落物饱和吸水率 林分类型 白蜡 +旱柳 白蜡 +柽柳 白蜡 旱柳 柽柳 饱和吸水率 243.62 221.35 210.36 184.52 101.32 （%） 由表 5 可知，

21、不同林分类型枯落物饱和吸水率存在差异较大。大小依次为：白 蜡旱柳混交林 白蜡柽柳混交林 白蜡林 旱柳林 柽柳林。总体上来看，混交林枯落 物饱和吸水率最高，乔木纯林次之，灌木纯林最低。混交林林地枯落物较厚，且林 分水分状况较好，枯落物大部分为已分解层，重量较大。乔木纯林林分郁闭度较 山东农业大学学士论文 大，生长状况良好，枯落物层饱和吸水率相应较大。灌木柽柳纯林枯落物林分立地 相对较差，生长状况较阔叶林差，枯落物性状相对较小，因此枯落物层饱和吸水率 最低。 3.6 不同林分类型枯落物的水容量 表 6 不同林分类型下的枯落物最大水容量 林分类型 白蜡 +旱柳 白蜡 +柽柳 白蜡 旱柳 柽柳 最大水

22、容量 50.21 45.23 21.24 24.53 14.51 （mm） 由表 6 可知：不同林分类型枯落物的水容量存在较大差异。依次是：白蜡旱柳 混交林 白蜡柽柳混交林 旱柳林白蜡林柽柳林。总体上来说，混交林枯落物层的 水容量最高，其次为乔木纯林，柽柳林最小。刺槐纯林林地枯落物较厚，且林分水 分状况较好，枯落物大部分为已分解层，重量较大。 3.7 不同植被恢复措施下的枯落物吸水过程 )g(/量重后水吸 白蜡+ 旱柳白蜡+柽柳白蜡 旱柳 柽柳 0 0.25h 0.5h 1h 2h 4h 8h 24h 吸水时间 /（h） 图 1 不同林分类型下枯落物层吸水特性 3.8 不同植被恢复措施下的土壤

23、基本物理性质 表7 不同林分的土壤容重和孔隙度状况 （2010 年7月） 林分类型 土层深度 /cm 容重 （gcm-3） 总孔隙度 /% 毛管孔隙度 /% 孔隙比 白蜡+旱柳 020 1.34 49.33 45.83 0.97 2040 1.36 49.95 46.55 1.00 白蜡 +柽柳 020 1.31 45.94 41.54 0.85 2040 1.40 43.52 40.02 0.77 白蜡 020 1.40 46.42 42.22 0.87 2040 1.47 45.23 41.63 0.83 旱柳 020 1.41 43.43 39.23 0.77 2040 1.43 49.

24、62 44.12 0.98 柽柳 020 1.40 47.21 43.91 0.89 山东农业大学学士论文 2040 1.46 41.81 37.81 0.72 裸地 020 1.48 40.32 38.12 0.68 2040 1.51 39.67 37.21 0.66 3.9 不同植被恢复措施下的土壤蓄水性能 表 8 不同林分的土壤蓄水指标（ 2010年 7月） 林分类型 土层深度 /cm 饱和蓄水 量 2 （t/hm 2） 毛管蓄水 量 2 （ t/hm 2） 非毛管蓄 水量 2 （t/hm 2） 涵蓄降水 量 2 （t/hm 2） 有效涵蓄 量 2 （ t/hm 2） 白蜡 +旱 02

25、0 986.6 916.6 70 625.2 589.0 柳 2040 999.0 931.0 68 456.4 633.9 白蜡 +柽 020 918.8 830.8 88 220.9 399.9 柳 2040 870.4 800.4 70 332.0 631.0 白蜡 020 928.4 844.4 84 364.2 631.0 2040 904.6 832.6 72 248.0 409.8 旱柳 020 868.6 784.6 84 370.3 564.1 2040 992.4 882.4 110 419.7 562.3 柽柳 020 836.2 756.2 80 168.4 399.6

26、 2040 944.2 878.2 66 315.5 495.5 对 2011 年 4 月与 8 月的土壤样品分析发现，其土壤水文性质与 2010 年 7 月所 测数值的规律大体相同。 3.10 不同植被恢复措施下的的土壤水文性质的季节变化 表 9 和表 10 分别是旱季和雨季不同林分的土壤容重和孔隙度状况，由表 9 可 知，旱季，在重量含水量方面，柽柳林和白蜡林相对较高，其他相差不大，这可能 由于旱季植物生长需要大量水，而降水量较少，从而各林地重量含水量较小，尤其 是林下植物较丰富的林分，故混交林分的值相对较小，同时天气温度不是太高，蒸 发量较小。土壤容重方面，各林分与柽柳林地相比均较小，说

27、明混交林和乔木纯林 改良土壤通气透水性能较好；同时总孔隙度、毛管孔隙度、孔隙比的值，均是混交 林和乔木纯林大于柽柳林地，表明混交林和乔木纯林对土壤的改良作用较好（见表 9）。由表 10 可知，在雨季，重量含水量方面，与无林地相比，各林分的值都较 大，这与雨季降水较多有主要关系，其他指标变化规律与旱季类似。 表 9 不同林分的土壤容重和孔隙度状况 （2011 年旱季 ） 林分类型 重量含水 量/% 容重 -3 （ gcm ） 总孔隙度 /% 毛管孔隙 度/% 非毛管孔隙 度/% 孔隙比 白蜡 +旱 柳 11.84 1.35 49.64 46.19 0.99 1.35 白蜡 +柽 柳 7.94 1

28、.39 47.01 42.13 4.88 0.89 白蜡 16.04 1.40 45.83 41.93 0.85 1.44 旱柳 11.24 1.33 46.59 42.21 4.38 0.87 柽柳 17.84 1.44 45.62 40.54 5.08 0.84 表 10 不同林分的土壤容重和孔隙度状况 （2011 年雨季 ） 林分类型 重量含水 容重 总孔隙度 毛管孔隙 非毛管孔隙 孔隙比 山东农业大学学士论文 量/% -3 （ gcm ） /% 度/% 度/% 白蜡 +旱 柳 17.74 1.4 45.92 41.14 4.78 0.85 白蜡 +柽 柳 18.74 1.36 44.7

29、3 40.78 0.81 1.36 白蜡 20.44 1.36 45.19 40.91 4.28 0.82 旱柳 21.94 1.42 46.53 41.68 0.88 1.42 柽柳 22.04 1.43 44.51 40.86 0.81 1.43 许多研究表明，森林土壤对于水分的涵蓄能力的高低主要取决于土壤厚度和土 壤的有效持水量。土壤蓄水能力通常以一定土层最大蓄水量和有效蓄水量来度量， 而有效蓄水量更能表明土壤对植物需水的保证程度。在一定程度上，土壤的孔隙状 况决定着土壤水源涵养性能。研究表明不同林分土壤的涵养水源能力差异显著。从 表 11 和 12 可知，不同林分的土壤 40cm 饱和

30、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现出一定差 异。 表 11 不同林分的土壤蓄水指标（ 2011 年旱季） 林分类型 重量含水 量 /% 饱和蓄水 量 2 （ t/hm 2） 毛管蓄水 量 2 （ t/hm 2） 非毛管蓄水 2 量（ t/hm ） 涵蓄降水 量 2 （ t/hm 2） 有效涵蓄 量 2 （ t/hm 2） 白蜡 +旱柳 11.84 1985.6 1847.6 39.43113 1107 969 白蜡 +柽柳 7.94 1880.4 1685.2 195.2 1326.4 1131.2 白蜡 16.04 1833.2 1677 33.8437 710.8 554.5 旱柳 11.24 1863.6 1688.4 175.2 1071.8 896.6 柽柳 17.84 1824.8 1621.6 203.2 4