湘西北石漠化地區(qū)土壤理化特征及土壤質(zhì)量評(píng)價(jià).pdf

1、研究石漠化過程中土壤理化、生物學(xué)特征的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律可了解石漠化不同等級(jí)土壤的基本特性及土壤質(zhì)量的變化規(guī)律，對(duì)植被恢復(fù)和修復(fù)石漠化區(qū)域的生態(tài)環(huán)境有重大意義。本研究結(jié)合國家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)，在湘西北石漠化地區(qū)，按照潛在石漠化（常綠闊葉林，對(duì)照）、輕度、中度、重度、極重度5個(gè)石漠化等級(jí)選取龍山、慈利、石門縣中具有代表性樣地13個(gè)，進(jìn)行植被調(diào)查與土壤調(diào)查，并采集土壤樣品65個(gè)，測(cè)定土壤物理、化學(xué)、生物學(xué)性質(zhì)指標(biāo)計(jì)23項(xiàng)，擬探討這些指標(biāo)在石

2、漠化演替過程中的變化特征及其相互之間的相關(guān)關(guān)系，同時(shí)，運(yùn)用主成分分析、因子分析、最小數(shù)據(jù)集和模糊數(shù)學(xué)方法建立了石漠化區(qū)土壤肥力質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用土壤質(zhì)量指數(shù)法評(píng)價(jià)了石漠化區(qū)土壤質(zhì)量。主要結(jié)論如下:
　　1)土壤各物理性質(zhì)指標(biāo)在石漠化演替過程中的變化特征:容重漸趨緊致，從1.07g.cm3（潛在石漠化）增加到1.38g.cm3（極重度石漠化）。毛管持水量、毛管孔隙度和總孔隙度三者的變化趨勢(shì)一致，總體呈下降趨勢(shì)，土壤從潛在石漠化階

3、段到極重度石漠化階段，三者分別從46.51％、47.41％、59.59％下降到31.51％、40.82％、50.14％。就土壤機(jī)械組成而言，土壤從潛在石漠化階段演替到極重度石漠化階段，粘粒(＜0.002mm)和粗粉粒(0.05～0.02mm)的組成成分變化平穩(wěn)，分別由40.41％、12.20％變化到39.90％、9.00％;而細(xì)粉粒(0.02～0.002mm)和砂粒(2～0.05mm)的成分呈現(xiàn)交替變化，細(xì)粉粒成分水平從32.79％下降

4、到19.10％，粗粒成分水平從9.62％增加28.00％。
　　2)土壤各化學(xué)性質(zhì)指標(biāo)在石漠化演替過程中的變化特征:土壤酸堿性的變化呈現(xiàn)出先酸后堿的特性。演替過程中，土壤的pH一直保持酸性(5.92～6.85)且具有小幅波動(dòng);當(dāng)土壤由重度石漠化演替到極重度石漠化時(shí)，土壤的pH上升，呈弱堿性(7.39)。土壤中的有機(jī)質(zhì)含量則呈現(xiàn)出嚴(yán)格單調(diào)遞減的趨勢(shì)，從潛在石漠化階段的59.00g.kg-1減少至極重度石漠化階段的22.94g.kg-

5、1。土壤全氮、全磷含量變化一致，表現(xiàn)為先升后降的趨勢(shì);全鉀含量的變化波動(dòng)較大，最高點(diǎn)和最低點(diǎn)分別出現(xiàn)在重度石漠化階段(16.39g.kg-1)和中度石漠化階段(13.33g.kg-1)。有效鉀含量的變化波動(dòng)也較大，最高點(diǎn)和最低點(diǎn)分別出現(xiàn)在潛在石漠化階段（148.52mg.kg-1）和重度石漠化階段(101.59mg.kg-1);有效磷的含量從潛在石漠化階段的2.76mg.kg-1下降到輕度石漠化階段的0.25mg.kg-1）并隨后保持平

6、穩(wěn)狀態(tài)。土壤陽離子交換量的變化與石漠化演替的變化規(guī)律相符，在輕度石漠化和重度石漠化兩個(gè)階段陽離子交換量較大，分別為33.47cmol.kg-1和31.73cmol.kg1。
　　3)土壤微生物指標(biāo)的變化特征:土壤的微生物量碳下降，從112.36mg.kg-1（潛在石漠化）下降到26.68mg.kg-1（極重度石漠化）;微生物量氮在土壤石漠化演替過程中有所波動(dòng)，但在極重度石漠化階段其水平基本與潛在石漠化階段持平;微生物量磷的變化波動(dòng)

7、顯著，無明顯規(guī)律。土壤微生物碳磷比和碳氮比的變化情況均呈波浪式遞減，二者分別從潛在石漠化階段的34.30、9.32下降到極重度13.05、2.66。土壤中總菌數(shù)量與有機(jī)質(zhì)含量之間密切相關(guān)，呈現(xiàn)出遞減趨勢(shì)，從潛在石漠化階段的4650cfu.g-1下降到極重度石漠化的673.5cfu.g-1。
　　4)土壤物理、化學(xué)及生物屬性23項(xiàng)指標(biāo)的相關(guān)性分析表明:有機(jī)質(zhì)含量與總孔隙度、砂粒、粗粉粒、細(xì)粉粒、自然持水量之間呈極顯著相關(guān);容重與毛管

8、孔隙度之間呈極顯著相關(guān);總孔隙度與細(xì)粉粒、砂粒之間呈極顯著相關(guān);砂粒與粗粉粒、細(xì)粉粒、自然持水量之間呈極顯著相關(guān);細(xì)粉粒與粗砂粒、自然持水量之間呈極顯著相關(guān);有機(jī)質(zhì)含量與全氮、有效磷、陽離子交換量之間呈極顯著相關(guān)。各指標(biāo)的交叉相關(guān)性分析表明，陽離子交換量與容重、毛管持水量之間呈極顯著相關(guān);有效鉀含量與總菌之間呈極顯著相關(guān)。
　　5)利用主成分分析、方差分析及其他相關(guān)統(tǒng)計(jì)方法對(duì)23項(xiàng)土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了篩選，建立了湘西北石漠化地區(qū)

9、土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)最小數(shù)據(jù)集(MDS)，為十個(gè)參選指標(biāo):pH、有機(jī)質(zhì)、全磷、微生物量碳、微生物量氮、微生物量磷、C/P、總菌、毛管持水量、2-0.05mm含量。
　　6)土壤質(zhì)量指數(shù)結(jié)果顯示:潛在石漠化等級(jí)土壤質(zhì)量指數(shù)最高，為0.36，依次為輕度石漠化0.30、中度石漠化0.27、重度石漠化0.19、極重度石漠化0.16。表明石漠化區(qū)土壤質(zhì)量等級(jí)的變化方向與石漠化演替過程完全一致，土壤質(zhì)量在潛在石漠化階段向輕度和中度演替中出現(xiàn)階段性的退