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西双版纳胶农复合系统及林下白蚁堆对土壤理化性质的影响

文献类型:学位论文

作者陈春峰
答辩日期2019
文献子类博士
授予单位中国科学院大学
授予地点中国科学院西双版纳热带植物园
导师刘文杰
关键词土壤团聚体稳定性,土壤理化性质,生态水文特征,白蚁活动,染色示踪
学位名称博士
学位专业生态学
其他题名Effects of the rubber-based agroforestry systems and termite mounds on the soil physico-chemical properties in Xishuangbanna, Southwest China
英文摘要

西双版纳最显著的土地利用变化就是大面积的热带森林被结构单一的纯橡胶林所替代,由此导致的生态环境恶化问题日益凸显(生物多样性降低、水土流失和土壤退化等)。因此,橡胶种植业面临严峻挑战,亟待优化其单一的种植方式和发展友好型生态胶园模式。胶农复合系统被认为是改善橡胶单一栽培下土壤性质和整体生态环境质量的较佳途径,但亟需通过量化各胶农复合系统和单层橡胶林的土壤质量指标确定间作模式。其次,橡胶林下分布着大量的白蚁种群,其搬运、筑巢、觅食等行为显著影响土壤状况,通过研究白蚁活动和白蚁巢穴行为对橡胶林土壤营养元素循环和生态水文特征的影响有助于进一步了解白蚁在热带森林系统的作用。本研究通过选取中科院西双版纳热带植物园内的单层橡胶林和橡胶-咖啡、橡胶-可可、橡胶-大叶千斤拔、橡胶-龙血树胶农复合系统为研究对象,采用湿筛法、环刀法等研究方法,测定了各胶园土壤团聚体、理化性质和水文特征,旨在优化现存的生态胶园栽培模式;选取橡胶林下不同类型的白蚁堆(原生、次生和遗弃白蚁堆)及对照自然土壤为研究对象,采用化学分析法和染色示踪法测定了白蚁堆和自然土壤的营养元素和水文特征,探讨了白蚁在橡胶林土壤的功能作用。结果表明:(1)胶农复合系统显著提高了土壤水稳定大团聚体(> 0.25 mm)含量和土壤团聚体稳定性(MWD);土壤有机碳和氮含量与土壤团聚体稳定性呈显著正相关关系;团聚体嵌合的有机碳和氮含量随土壤团聚体粒径的增大而增高,胶农复合系统团聚体嵌合的有机碳和氮含量显著高于单层橡胶林;胶农复合系统显著提高了与土壤团聚体稳定性显著相关的土壤有机碳、植物细根、凋落物和土壤粘粒的含量。在湿筛过程中,土壤有机碳和氮流失比率和原土有机碳和氮含量,以及和土壤团聚体稳定性显著负相关;胶农复合系统较高的土壤团聚体稳定性,能够减缓团聚体内有机碳和氮的流失,促进胶林土壤有机碳和氮的固定(2)与热带自然雨林相比,单一橡胶种植的土壤退化较为严重,导致胶园水分短缺、土壤结构不稳定、养分流失和土壤渗透缓慢。构建胶农复合系统以后,土壤质量显著改善,胶农复合系统恢复了土壤物理性质(增加了土壤总孔隙度、毛细管孔隙度、增强土壤团聚体稳定性和减少土壤紧实度);改善了土壤化学性质(土壤有机碳、氮、磷、钾、钙、镁等元素);提高了土壤水文特征(增加土壤水分渗透、提高土壤含水量和田间持水量等)。(3)林下不同发育程度的白蚁堆(原生、次生和遗弃白蚁堆)通过固定和重新分配营养物质,影响橡胶林土壤系统的发育;白蚁利用深层土壤颗粒营造原生白蚁堆,相比较对照自然土壤白蚁堆NO3-含量显著增加,但有机C和N含量显著减少;白蚁堆被遗弃后,白蚁堆Corg和N含量显著增加,但NH4+和NO3-含量显著下降;当白蚁堆被重新启用后,其顶部新鲜土壤营养元素含量与周围自然土壤差异显著、与原生白蚁堆相近,其侧面原位土壤营养元素含量与遗弃白蚁堆相近;由于侵蚀风化等自然因素,白蚁堆营养元素循环周转到对照自然土壤,能够增加橡胶林土壤营养元素(Corg、N、NH4+和NO3-)含量。(4)白蚁堆结构和白蚁活动显著影响白蚁堆和对照自然土壤的水文特征。在雨季,白蚁堆呈现的教堂状能够将雨水快速排到对照自然土壤,增加橡胶林土壤排水压力。白蚁堆夯实敦厚的外墙可以减缓水分的入渗,但也会减少水分进入胶林土壤;白蚁在白蚁堆和自然土壤上修建大量的通道,能够增加优先流路径,促进土壤水分的入渗及运移;在极端缺水的干季,紧实的土堆墙可以有效减少水分蒸发,加上白蚁从深层土壤水源主动运输水分,可以提高白蚁堆含水量,维持适宜的小环境气候。白蚁活动及其建筑的白蚁堆结构不仅可以维持白蚁堆内稳定的水分含量,还可以促进胶林土壤排水能力和抵御极端干旱的能力。基于以上结论,胶农复合系统,尤其是橡胶-可可、橡胶-大叶千斤拔和橡胶-龙血树复合系统,能够显著改善橡胶林土壤的理化性质,缓解土壤退化;橡胶林下白蚁堆呈现显著的养分时空异质性,并且通过白蚁堆结构及白蚁活动调节内部水分环境,其在生态系统养分固定、再分配和物质循环扮演着重要的角色。

学科主题生态学
语种中文
源URL[http://ir.xtbg.org.cn/handle/353005/11354]  
专题西双版纳热带植物园_西双版纳热带植物园毕业生学位论文
推荐引用方式
GB/T 7714
陈春峰. 西双版纳胶农复合系统及林下白蚁堆对土壤理化性质的影响[D]. 中国科学院西双版纳热带植物园. 中国科学院大学. 2019.

入库方式: OAI收割

来源:西双版纳热带植物园

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