喀斯特石漠化過(guò)程中土壤質(zhì)量變化研究——以貴州花江峽谷為例.pdf

1、本文對(duì)喀斯特石漠化進(jìn)程中，土壤質(zhì)量變化，土壤有機(jī)質(zhì)的損失原因、途徑以及喀斯特土壤水分特征變化進(jìn)行研究。研究結(jié)果表明： 1、貴州喀斯特石漠化過(guò)程中，土壤有機(jī)質(zhì)損失、土壤結(jié)構(gòu)破壞、土壤顆粒分散、土壤的通透能力下降，導(dǎo)致土壤粘化、板結(jié)化，這是貴州喀斯特石漠化發(fā)生與發(fā)展的重要原因。該區(qū)一旦發(fā)生強(qiáng)降雨，干時(shí)結(jié)塊的土壤在雨滴打擊、雨水浸泡下，迅速崩解成為分散的細(xì)小土壤顆粒，在較短的時(shí)間內(nèi)阻塞了雨水下滲通道，土壤的入滲速度降低，在近地表形成了

2、一個(gè)致密的隔水層，降雨迅速形成徑流。并且，喀斯特地區(qū)地形起伏所決定的勢(shì)能加速了地表徑流的沖刷能力，致使地表土壤顆粒隨徑流流失。貴州喀斯特區(qū)降雨較為集中，峰叢峰林的正地形地區(qū)，極易形成地表徑流，水流在陡坡的加速度較大，其對(duì)土壤的沖刷能力提高，最終表現(xiàn)為地表土壤隨徑流流失，巖石裸露，出現(xiàn)石漠化景觀。 2、石漠化進(jìn)程中，土壤有機(jī)質(zhì)、全N、全P、酸溶性K以及有效N、有效P、有效K的含量下降，土壤逐步貧瘠化。并且，人為干擾強(qiáng)度愈大的土壤，

3、土壤養(yǎng)分降低的程度愈大，土壤粘粒含量隨干擾強(qiáng)度加大呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，土壤的孔隙度降低，結(jié)構(gòu)性破壞，土壤向粘質(zhì)化、板結(jié)化發(fā)展。 3.強(qiáng)烈石漠化作用使小生境土壤的理化性質(zhì)發(fā)生明顯的變化。石漠化進(jìn)程中，小生境土壤有機(jī)質(zhì)含量明顯下降，土壤容重增加，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性變差，毛管孔隙度減少，土壤的抗蝕能力下降，有效養(yǎng)分?jǐn)?shù)量減少，土壤質(zhì)地趨向粘化。嚴(yán)重石漠化后，各小生境著生的植物減少或消失，致使小生境上方的空間開(kāi)放，使小生境的溫度、輻射、濕度均發(fā)生劇烈

4、的改變，致使土壤小生境的差異性減少，土壤的養(yǎng)分貧瘠化，土壤向粘質(zhì)化、干旱化發(fā)展，生態(tài)環(huán)境更加度或重度石漠化的草地、耕地土壤含量較低。不同石漠化程度土壤相比，林地土壤HA/FA＞耕地土壤HA/FA＞草地土壤HA/FA，其主要的原因在于林地土壤中有機(jī)質(zhì)以胡敏酸為主，在富Ca2+HT條件下，形成穩(wěn)定的腐殖酸鈣，腐殖酸積累較多；草地的HA/FA降低，其原因在于草地土壤相對(duì)于林地土壤的濕度降低，HA的積累較林地的少，導(dǎo)致其HA含量降低；耕地的HA

5、/FA高于草地，其原因在于耕地土壤經(jīng)常受到人為的攪動(dòng)，土壤處于氧化狀態(tài)下，并且，農(nóng)作物成熟后被全部收走，使耕地土壤的有機(jī)質(zhì)呈完全輸出狀態(tài)，土壤腐殖酸的積累十分有限。林地、草地、耕地土壤相比，耕地土壤有機(jī)質(zhì)在逐步旱化的過(guò)程中加速氧化分解，致使土壤有機(jī)質(zhì)和腐殖質(zhì)數(shù)量減少，土壤腐殖質(zhì)品質(zhì)劣化。紫外光譜表明，不同石漠化程度土壤水溶性有機(jī)質(zhì)的吸收值均表現(xiàn)為隨波長(zhǎng)減小呈上升趨勢(shì)，在195nm處有一個(gè)吸收峰，這與腐殖酸的UV-VIS光譜特征相似，表明

6、腐殖酸是水溶性有機(jī)質(zhì)中的主要成分之一。林地E4/E6比值介于11.35-18.47，平均值為13.62，草地E4/E6比值介于3.81-11.23，平均值為6.43，耕地E4/E6比值介于2.24-4.32，平均值為3.24?？梢?jiàn)，隨著石漠化程度加深，土壤中腐殖酸的分子芳化程度降低，分子結(jié)構(gòu)趨于簡(jiǎn)單化，腐殖物質(zhì)溶解度增加。通過(guò)對(duì)土壤徑流中TOC的測(cè)定表明，石漠化對(duì)土壤徑流中TOC影響較為明顯，土壤地表徑流和土壤滲漏水中TOC含量以林地的

7、最低，草地TOC含量其次，耕地TOC含量最高?？梢?jiàn)，隨著石漠化進(jìn)程的發(fā)展，土壤的有機(jī)質(zhì)分子結(jié)構(gòu)趨向簡(jiǎn)單化，小分子的有機(jī)物質(zhì)更加容易溶解到土壤水中，導(dǎo)致土壤水溶性有機(jī)碳的含量提高，并隨著地表徑流和土壤滲漏水的運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生流失。水溶性有機(jī)質(zhì)隨徑流的流失是喀斯特地區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)損失的主要途徑之一。 4、土壤水庫(kù)庫(kù)容是衡量土壤水分供給總量的重要指標(biāo)之一。由于喀斯特地區(qū)土層較薄，土壤水庫(kù)庫(kù)容有限，并且，在喀斯特石漠化進(jìn)程中，土壤結(jié)構(gòu)破壞，土壤

8、的孔隙度降低，進(jìn)一步降低了土壤水庫(kù)庫(kù)容量。不同石漠化程度的林地、灌叢草地、花椒+綠肥以及耕地土壤水庫(kù)的年平均蓄水量表現(xiàn)出較大的差異，以林地土壤庫(kù)容最大。林地、灌叢草地、花椒+綠肥地土壤水庫(kù)儲(chǔ)蓄水分能力高于耕地，土壤有效庫(kù)容以耕地最小。土壤庫(kù)容與土壤有機(jī)質(zhì)和團(tuán)粒的相關(guān)分析表明：土壤庫(kù)容與土壤有機(jī)質(zhì)和土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)顯著相關(guān)。隨著石漠化強(qiáng)度的增加，小生境土壤含水量明顯下降，并且相對(duì)波動(dòng)較大，生境逐步從濕潤(rùn)、溫度變化緩和、空氣濕度大的中性生境向干

9、旱、溫度變化劇烈、空氣濕度小的嚴(yán)酷生境發(fā)展，土面的蒸發(fā)強(qiáng)度逐漸加大，土壤干旱頻繁出現(xiàn)，土壤有效水?dāng)?shù)量明顯減少，形成不良的水分循環(huán)，使生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步惡化。 隨著植被的變化，土壤滲漏水的數(shù)量以及化學(xué)組成發(fā)生相應(yīng)的變化?？λ固氐叵聺B漏水中離子濃度的大小排序?yàn)镠CO3-＞Ca2+＞SO42-＞Mg2+＞Cl-＞NO3-＞K+＞Na+＞NH4+＞PO43-。土壤滲漏水中可溶性鹽的總量增加，Ca2+、Mg2+離子明顯增加，促進(jìn)了巖溶成土的能

10、力，地下滲漏水中TOC含量大小排序?yàn)榱值兀脊嗄玖值兀脊鄥膊莸兀几?。F1測(cè)驗(yàn)結(jié)果表明：地下滲漏水中TOC含量與土壤堿解氮含量有明顯的線(xiàn)性關(guān)系，與土壤的交換性Ca2+、Mg2+的含量有明顯的相關(guān)關(guān)系。土壤TOC遷移量與交換性Ca2+存在一定程度的負(fù)相關(guān)，交換性Ca2+的數(shù)量會(huì)影響土壤有機(jī)質(zhì)的結(jié)合程度，在一定程度上隨著交換性Ca2+的減少，土壤有機(jī)質(zhì)與交換性Ca2+的結(jié)合度降低，土壤有機(jī)質(zhì)易于氧化降解，從而增加土壤有機(jī)碳向水體的淋溶遷移。地

11、下滲漏水NO3-含量與有機(jī)質(zhì)含量存在一定程度的負(fù)相關(guān)，土壤有機(jī)質(zhì)的數(shù)量會(huì)影響土壤結(jié)構(gòu)性、土壤孔隙性等，在一定程度上隨著有機(jī)質(zhì)含量的減少，土壤對(duì)NO3-產(chǎn)生的吸附作用減弱，從而增加土壤NO3-向水體的淋溶遷移。土壤水溶性有機(jī)碳是土壤有機(jī)質(zhì)流失的重要途徑之一，也是喀斯特地區(qū)土壤養(yǎng)分流失的重要因素。 5、喀斯特石漠化治理的對(duì)提高土壤質(zhì)量，恢復(fù)生態(tài)環(huán)境起到積極的效果。治理后土壤容重降低，土壤的總孔隙度提高，土壤結(jié)構(gòu)向細(xì)?；蛨F(tuán)聚化的狀況

12、演變，土壤持水能力增強(qiáng)，土壤水庫(kù)蓄水量得到有效的提高。土壤酶活性得到明顯的提高。土壤養(yǎng)分流失減少，土壤質(zhì)量逐步提高。在生態(tài)恢復(fù)與重建過(guò)程中，必須堅(jiān)持統(tǒng)籌規(guī)劃，因地制宜，科學(xué)組合的方針；應(yīng)著重考慮生態(tài)效益，兼顧經(jīng)濟(jì)效益，使農(nóng)戶(hù)在退耕土地上能夠獲取一定的經(jīng)濟(jì)收入。對(duì)于人口壓力較大的喀斯特地區(qū)，提高耕地的單位產(chǎn)出以及單位產(chǎn)值是關(guān)鍵因素之一?；ń貐^(qū)推行以花椒作為主導(dǎo)作物，對(duì)提高耕地單位產(chǎn)值起到積極的作用，對(duì)提高農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入和生態(tài)恢復(fù)起到了雙