基于MetA-analysis研究中国北方干旱半干旱地区植被建设对土壤环境的影响

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植被建设是干旱半干旱地区生态恢复的重要措施之一,合理的植被建设能够有效的改善当地土壤环境和土壤质量,有利于植被—土壤良性互馈作用,进而促进植被恢复与生态重建。但是由于建植树种、植被建设的生态环境等因素的差异,使得不同植被建设方式对土壤环境产生截然不同的影响,因此对植被建设生态后果的评价显得尤为重要。目前一些学者对植被与土壤环境关系的研究主要都局限于小范围内的研究,缺少对同类研究的综合分析,Meta-analysis作为一种以综合已有的发现为目的,对单个同类研究结果进行整合分析的统计学方法,对拥有相同研究目标、不同试验方案、地点、条件的同类独立研究的综合研究分析方面具有很大的优势。本项研究引入Meta-analysis的研究方法对植被建设生态后果进行研究。  本文选取了我国干旱半干旱地区关于植被建设与土壤环境的相关文章为研究对象,重点分析了不同类型人工植被恢复对土壤水分、土壤有机质以及土壤全氮的影响作用,并研究了不同建植年限以及不同降雨量地区植被建设对这些土壤因子的影响状况,其主要结论如下:  (1)植被建设对土壤含水量的影响:  通过Meta-analysis研究发现,植被栽植对土壤水分有着显著的降低效应(其结合效应值为-0.40)。其中乔木对土壤水分的有显著的降低效应(其结合效应值分别为-0.58),而灌木的降低效应不显著(其结合效应值分别为-0.27)。因此,在干旱半干旱地区,乔木栽植可能会带来更多的与环境不相容的生态水文后果,灌木栽植更加适用于该地区的植被恢复。通过对不同年限的植被建设与土壤水分关系的研究发现,生长初期(不超过20年)的乔木以及降雨量超过400mm地区的乔木会对土壤水分产生显著的降低作用。  (2)植被建设对土壤有机质含量的影响  Meta-analysis研究结果显示,我国干旱半干旱地区的植被建设从整体上增加了土壤有机质的含量(其结合效应值为0.39)。乔木栽植对该区域内的土壤有机质含量有不显著的增加效应(结合效应值为0.29),灌木栽植对该区域内的土壤有机质含量有显著的增加效应(结合效应值为0.94)。通过不同植被建设年限与土壤有机质关系的亚组分析表明,建植年限介于20~40年的乔木以及各林龄段的灌木对土壤有机质含量的增加作用是显著的,而过熟林(超过40年的乔木以及超过20年的灌木)对土壤有机质含量的增加效果不如生长旺盛期的植被。通过Meta-analysis对不同降雨量地区植被与土壤有机质关系的研究发现,不同地区的灌木对土壤有机质含量的增加作用明显优于乔木。因此在该地区选取灌木作为植被恢复的主要树种,能够有效改善土壤肥力状况。  (3)人工植被恢复对土壤全氮含量的影响  通过Meta-analysis研究发现,我国干旱半干旱地区植被建设从整体上增加了土壤全氮的含量(结合效应值为0.49)。乔木栽植对该地区土壤的全氮含量有显著的增加作用(结合效应值为0.78),灌木栽植对土壤的全氮含量的增加效果(结合效应值为0.49)低于乔木。不同建植年限的植被与土壤全氮含量关系的的研究发现,乔木栽植对不同建植年限的土壤的全氮含量都有显著增加作用,其中随着建植年限的增加,土壤全氮含量的增加量越大。而灌木栽植对土壤全氮含量有增加作用,但结果不显著。通过对不同降雨量区域植被与土壤全氮含量关系的研究发现,降雨量超过400mm的地区,乔木对土壤全氮含量有显著增加作用。降雨量低于400mm的地区,灌木对土壤全氮含量有显著增加作用。
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