重庆市典型岩溶山地生态退化机理研究

早在1983年已把岩溶地区视为和沙漠边缘一样的脆弱环境。已往的研究大部分忽视了土地利用方式对岩溶生境退化影响的过程探讨，且局限于大尺度的或单一因素的研究，缺乏从中小尺度和生态系统角度阐明岩溶生境的致损与恢复机理．探讨岩溶生态系统退化的过程、特点及其机理，有助于理解岩溶生态系统的运行规律，为退化岩溶生态系统的恢复和重建、土地利用结构优化提供依据。 重庆市幅员面积8.24万km2，碳酸盐岩出露面积32038.14km2，占幅员面积的38.9％，主要集中于渝东北和渝东南各区县市。本论文选择北碚观音峡背斜低山、南川金佛山、黔江、巫山四个地点作为重庆市岩溶山地的典型代表，选择10种土地利用方式：（原始）林地、次生林地，人工经济林、灌丛、草坡、弃荒农耕早地（撂荒2年、5年、10年）、坡耕地、早地、菜地、裸地。通过野外调查和室内分析，研究了四个岩溶山地不同土地利用方式对土壤理化性质、土壤种子库组成、生物量和生物多样性的影响，目的在于阐明土壤肥力变化、土壤种子库质和量的变化，生物多样性和生物量变化与土地利用方式间的关系：分析岩溶生境退化与恢复的关键因子、环节和指标。结果表明： 1．岩溶环境中土壤颗粒组成主要受母质影响，而植被和土地利用方式对其也有很大影响。长期的耕作及土壤侵蚀作用可以影响到表层土壤的颗粒组成。表土砂质化现象在岩溶环境中十分普遍，但不同利用方式差别很大。在自然植被演替成为次生植被或人工开垦利用后，岩溶山地土壤表层出现砂土化。经开垦利用后，岩溶环境土壤表层砂化现象更加明显。 团聚体稳定性分析表明，不同土地利用方式下水稳性团聚体有较大变化，因此各级水稳性团聚体的比例应能较好地反映土壤团聚体的质量，团聚体的破坏率可说明土壤中团聚体的稳定性程度，湿筛后北碚、黔江、金佛山、巫山团聚体结构破坏率变化范围为2.9％～35.1％、9.2～85.8％、2.2％～48.8％、2.2％～21.8％，团聚体结构破坏率平均值分别为15.1％、35.9％、13.6％、10.2％，说明重庆岩溶山地不同地区之间、同一地区不同土地利用方式土壤团聚体的水稳性有较大的差别。 土壤表层＞5mm水稳性团聚体含量：草坡＞原始林＞果园＞林地＞弃耕地＞耕地，＞2mm水稳性团聚体含量：原始林＞草坡＞林地＞果园＞弃耕地＞耕地，＞0.25mm的水稳性团聚体含量：草坡＞原始林＞林地＞弃耕地＞果园＞耕地。林地、草坡地，土壤表层和亚表层的水稳性团聚体以>2mm为主，而果园、弃耕地、耕地＞2mm的水稳性团聚体比例相对较小。这说明人为耕作活动影响最大的是大的水稳性团聚体，岩溶区林地、灌草坡开垦破坏后，由于水稳性团聚体明显下降进而影响到其抗蚀性和储水性，加剧生境的干旱，而坡耕地退耕后团聚体可在一定程度上得到恢复。 为了进一步比较不同利用方式对岩溶环境土壤团聚体稳定性的影响，将若干土壤样品用C-D试剂进行了处理，用水浸泡30min（水土比为4:1）、振荡10min（150次/min）后再按H．И萨维诺夫湿筛法步骤进行分筛，结果表明，土地利用强度较大、较少有机质参与形成团聚体的坡耕地、果园、菜地、弃耕地土壤的0.25mm水稳性团聚体下降幅度较大，而林地（6、10、4）、灌草坡土壤的＞0.25mm水稳性团聚体含量下降幅度较低。 相关分析表明，有机质对于水稳性团聚体的影响大于粘粒的影响，林地、草坡开垦后， 土壤有机质含量下降应是土壤团聚体水稳性下降及数量减少的主要原因，全N含量与水稳性 团聚体数量有较好的相关关系。在北硷石灰岩低山，土壤水稳性团聚体与有机质的相关系数 较大，其次是 CaCO；，粘粒的影响较小；在黔江岩溶区，土壤水稳性团聚体与有机质和 CaCO。 的相关系数都较大；而金佛山自然保护区石灰岩土壤由于其有机质含量很高，土壤水稳性团 聚体受到粘粒和CaCO。的明显影响；巫山岩溶山地土壤水稳性团聚体则与粘粒、CaCO。的相 关系数较高。 林草系统的表层士壤总孔度较高，而果园、退耕地、耕地的总孔度相应较低，土壤容 重变化趋势与其相反。草坡（样地3，9）、林地（4，6，10）、菜地（样地7）、耕地（样地1） 的孔隙分布较为均匀，尤以毛管孔隙（0刀02～0刀Zmm）和通气孔隙（＞0刀Zmm）这样的良性 孔隙占优势，占总孔隙度的比例在 56％以上；而弃耕地（样地 2）、果园（样地 5，8）的非 活性孔隙比例较高，但弃耕地（样地2）的毛管孔隙仍比耕地、果园的高。不同土地利用方 式下这两类孔隙差别较大的原因在于土壤的团聚体稳定性和有机质含量差异较大。 在不同利用方式下土壤水分特征曲线的变化，主要集中在通气状况的改变，土地利用和 管理，对土壤通气孔隙的影响更大。用数学模型（0—a·S－‘）模拟土壤水吸力（kPa）与含水 量（cm’／。m’）间的关系，对土壤水分特征曲线拟和方程求导，得到土壤水分另一个重要参数比 水容量 C（s）＝d 0／ds＝－ah．s－’‘”’‘，它在很大程度上反映了土壤水分释放性能一土壤供水能力。 样地豆、7的供水能力较好；样地3、6不仅持水能力好，供水能力也较好；样地9持水能力 差，供水能力也差；样地4、10的持水性能较好，但供