课题基金 / 基金详情

黄土区干化土壤再植苜蓿生长与土壤水分的协同互馈机制

批准号:
32060301
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
35.0 万元
负责人:
汪星
依托单位:
学科分类:
土壤生态学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
汪星

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
黄土高原人工林草植被造成规模化深层土壤干化,土壤水环境退化不但加速现有植被衰败,还将严重影响后续多年生深根系植物可持续更替,但有关土壤干化再种植多年生深根系植物的研究十分少见。本项目面向黄土区干化土壤可持续利用与生态安全的国家重大需求,围绕变化环境下土壤水分生态过程对植被再建造影响这一核心科学问题,选择宁南典型深层干化土壤地段,采用径流小区种植苜蓿试验,测定干化土壤再种植苜蓿后土壤水分、降水入渗、苜蓿生长等指标。应用Hydrus-1D模型和Penman-Monteith模型对土壤水分动态及苜蓿地蒸散耗水进行模拟。研究深层干化土壤再种植苜蓿根、冠生长与土壤水分的互馈规律,包括再种植苜蓿后干化土壤水分时空变异特征及降水入渗对苜蓿根系分布的调控作用,揭示再种植苜蓿生长对水分的响应机制,探讨提高水分利用效率的策略,评价干化土壤可持续利用的途径,为半干旱黄土区干化土壤再建造植被奠定科学基础。
英文摘要
Artificial vegetation on the Loess Plateau has caused deep soil desiccation. The degradation of soil water may seriously affect the decline of exsiting vegetation and the growth of replanted deep-rooted perennials. However, there are few research regarding on new-planted deep rooting vegetation in dry soil conditions. Based on government demands for Sustainable Utilization of Dry Soil and Ecological Safety on the Loess Region , the aim is to solve the scientific problems on the vegetation rebuilding by the effect of soil water by replanting Alfalfa on deep dried soil layers in selected Runoff areas of the south of Ningxia province, China. Soil water, precipitation infiltration depths and Alfalfa growth indices were monitored. Hydrorus-1D and Penman-Monteith models were used to simulate soil water dynamics and Evapotranspiration of Alfalfa. This research will help to find the relationship between soil water and root/crown growth of Alfalfa, including spatial variability of soil moisture and the regulation of precipitation infiltration on Alfalfa root distribution on deep dried soil layers. Our findings may reveal the response of soil water to the growth of replanted Alfalfa and provide a scientific foundation for exploring strategies to enhance water use efficiency and evaluating sustainable use of desiccated soil and vegetation rehibitation on the Loess Plateau.
黄土高原多年来,随着人工林草植被的规模化扩张,深层土壤干化现象日益严峻,成为制约区域生态安全与可持续发展的关键因素。土壤水分的持续亏缺,导致原有植被逐步衰败,黄土高原的人工生态屏障亟需升级换代。在此背景下,探索后续多年生深根系植物的更替可能性及其更新机制,成为科学研究的薄弱地带,也是实现生态修复与可持续发展目标的迫切需求。目前这方面的研究十分少见,还缺乏足够的技术与理论支撑。本项目面向黄土区干化土壤可持续利用与生态安全的国家重大需求,围绕变化环境下土壤水分生态过程对植被再建造影响这一核心科学问题,选择宁南典型深层干化土壤地段,采用野外实地定位种植苜蓿试验,连续观测干化土壤再种植苜蓿后土壤水分、降水入渗、苜蓿生长等指标,并结合移动式调查取样分析,确定在深层干化土壤能否成功再种植多年生深根系植物及再种植植物后土壤水分循环变异、水分与植物生长关系如何等科学问题。项目基于干化土壤再植苜蓿模式下野外定位样地连续数据测定分析,阐释了再种植苜蓿地不同层次土壤水分在消耗、累积、消退的动态变化及土壤水分循环深度及土壤-植物大气水分循环规律,揭示了干化土壤再植苜蓿地的土壤垂直剖面水分年际变化规律;基于降水量、土壤水分和干化土壤苜蓿生长的观测数据,采用水量平衡法计算苜蓿地蒸散耗水量,分析了苜蓿地的耗水量、耗水强度和水分利用效率在不同生长阶段的变化;评价了深层干化土壤可持续利用的途径。本项目获得的部分理论与技术成果,不仅丰富了干化土壤再植多年生深根系植物领域的研究成果,更为黄土高原乃至类似地区的生态恢复与草地畜牧业发展提供了宝贵的理论指导与数据支持。
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