黄土高原大型土壤动物对坡面水土流失过程的影响
文献类型：学位论文
| 作者 | 李同川 |
| 答辩日期 | 2019-11 |
| 文献子类 | 博士后出站报告 |
| 授予单位 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 邵明安 |
| 关键词 | 生物扰动 黄土高原 土壤蒸发 优先流 径流 大孔隙 |
| 学位名称 | 博士后 |
| 英文摘要 | 黄土高原植被盖度的增加显著改善了地区生态环境，大面积恢复的植被为土壤动物提供了适宜的栖息地及丰富的食物来源，土壤动物的多样性及群落密度均有明显提高。大型土壤动物通过筑巢和取食行为在土层中制造高连通性大孔隙，同时改变地表微地形。土壤大孔隙与土壤水分入渗过程紧密相关，研究土壤动物参与下的土壤大孔隙特征及其对坡面水土过程的影响在理论上有助于揭示黄土高原土壤动物的生态作用，在实践中可以为新时期黄土高原生态环境可持续发展提供指导性建议。本研究以蚂蚁、蝼蛄、蚯蚓和鼢鼠为主要研究对象，通过室外调查和室内模拟试验研究了小尺度条件下铺道蚁、针毛收获蚁、日本弓背蚁巢穴内优先流特征；量化了日本弓背蚁筑巢行为对枯落物分解的影响；对比了不同体型蝼蛄巢穴特征及其对坡面水土过程的影响；探索了弓背蚁，蚯蚓和鼢鼠对坡面侵蚀过程的影响机制。得到的主要结论如下： 1. 铺道蚁、针毛收获蚁和日本弓背蚁的巢穴入口直径分别为0.19 cm、0.33 cm和0.56 cm，其中针毛收获蚁和日本弓背蚁的巢穴促进土壤水分入渗，增加土壤含水量，并降低了地表径流。铺道蚁形成的炮塔状巢穴入口阻止了土壤优先流的形成。针毛收获蚁和日本弓背蚁巢在土壤中的染色深度分别为32.6 cm 和49.2 cm，显著(P< 0.05)大于铺道蚁巢(10.0 cm)和对照处理(10.3 cm)。蚂蚁在土壤表面形成不稳定的土壤团聚体很容易被分解，加速土壤流失。 2. 草地和灌木中蚁丘的密度明显高于农田。耕作活动和强烈的土壤侵蚀可能对土丘密度产生消极影响。半椭球形蚁丘平均高2.48 cm，与地表接触面积755 cm2，容重0.75 g/cm3。蚁丘的大小分布为：2-3 mm (6.9%)、1-2 mm (27.3%)、0.5-1 mm(16.9%)、0.28-0.5 mm (18.2%)和< 0.28 mm (30.7%)。蚁丘在覆盖苜蓿叶片枯落物减少了土壤蒸发，提高了土壤温度，间接加速了叶片枯落物分解速率。蚁丘下土壤有机质、全氮、铵态氮、硝态氮、速效磷和速效钾含量均高于周边柠条、苜蓿和撂荒下的土壤。叶片枯落物中土壤水分和温度较高，土壤颗粒与枯落物间接触面积增大，促进了枯落物的分解，促进“肥岛”的形成。 3. 蝼蛄巢穴由水平和垂直两部分组成，成年蝼蛄巢穴通道的平均直径和垂直深度分别为1.51 cm 和46.3 cm，显著(P<0.05)大于未成年蝼蛄(0.96 cm 和30.0 cm)。蝼蛄取食过程中在近地表形成的水平通道，尤其是在结皮土壤上形成的水平通道在拦截降雨、减少径流和促进入渗的作用更加明显。在模拟降雨后，结皮土壤中有成年蝼蛄巢穴(549.3 g)的平均径流量显著低于无巢穴(1039.6 g)的平均径流量(P<0.01)。蝼蛄巢穴产生的优先流增加了较深层土壤含水量。 4. 在40 mm h-1、80 mm h-1 和120 mm h-1 三个降雨强度下，有蚂蚁土槽的土壤侵蚀速率分别为6.78 g m−2min−1、36.90 g m−2min−1 和62.00 g m−2min−1，远高于没有蚂蚁的土槽(3.94 g m−2min−1、23.49 g m−2min−1 和44.48 gm−2min−1)。与无蚂蚁相比，蚂蚁筑巢活动分别使径流率降低了31%、20%和13%。80 mm h−1 降雨强度条件下，在5°，10°和15°坡面中有蚯蚓和鼢鼠且种植苜蓿的处理平均径流率明显小于无蚂蚁和鼢鼠但种植苜蓿的处理，同时提高了90 cm 深度范围内的土壤储水量。由于入口直径较大，且具有连续的大孔隙网络，蚂蚁、蚯蚓和鼢鼠在土壤水分保持中起到了积极的作用。然而，大型土壤动物筑巢过程中提供了松散的易被侵蚀土壤团粒，同时改变了坡面微地形，从而加速了细沟的形成，加剧了土壤侵蚀。特别的，蚯蚓取食枯落物和鼢鼠取食行为均增加了地表裸露面积，间接地增加了坡面产沙速率。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 103 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/194091]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李同川. 黄土高原大型土壤动物对坡面水土流失过程的影响[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院地理科学与资源研究所. 2019. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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