桂西北喀斯特移民区土地利用方式对土壤养分的影响

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木群落和草丛群落为主, 主要为喜钙、 耐旱耐瘠的先 锋树种和草类, 分布在岩石裸露、 土层浅薄的坡地& 山上植被退化严重, 森林覆盖率仅有 ’(J & 区内成 土母质主要是石灰岩, 由石灰土发育, 多为粘质, 土 壤交换量和盐基饱和度均较高, 土体与基岩面过渡 清晰& 该区 ’??6 年 以 前 有 近 ’BJ 的 坡 地 已 开 垦 耕 种, 种植的作物为玉米和黄豆& ’??6 年底开始有部 分移民迁出, 坡地开始实施退耕还林还草, 退耕坡地 约 #F < -%" , 与新开辟的部分坡地等共同逐步建立 了板栗与木豆间作等生态经济林& 被确定为移民示 范区后, 洼地种植作物也由原来的单一玉米、 大豆轮 作改为玉米、 牧草、 木豆等多种种植方式, 部分地段 还种植桑苗、 脐橙等& 研究区耕地管理以农户为基本 单位, 每年 ’’ 月底普遍对玉米地和大豆地进行翻 耕, 次年 ( 月施用农家肥和尿素& 其中玉米地农家肥 尿素的施用量约为 的施用量约为 ’5 BBB $3・-% ) " , "<5 G (BB $3・-% ) " , 此外, 还施用少量的钙镁磷、 过 磷酸钙或氯化钾等化肥, 施用量因农户而异; 大豆地 普遍施用草木灰和人粪尿, 施用量约为 ( BBB $3 ・ -% ) " , 玉米 地 在 轮 作 大 豆 时 也 施 用 草 木 灰 和 人 粪 尿, 施用量与大豆地相似& 牧草地种植 “ 桂牧 ’ 号” 象草等牧草, 每 (B G *B I 收割 ’ 次, 施肥情况与玉 米地相似, 施用农家肥和化肥, 但一般不施用草木灰 和人粪尿, 每年也不进行翻耕& 木豆K板栗地、 脐橙地 等视农户的重视程度, 每年仅施用少量农家肥和尿 素, 施用量约为 5 BBB $3・-% ) " 和 ’BB $3・-% ) " & !# $" 研究方法 样地选择考虑岩溶山地生态演替序列, 选取典 型峰丛洼地主要土地利用类型, 包括次生林地、 灌草 地、 板栗、 木豆、 玉米、 牧草、 桑树、 脐橙种植地& 试验 区采用随机布点、 多点取样的方法, 选取典型土地利 用类型地块, 取 B G "B ,% 表层土样, 每块样地取 ’5 个样点, 将 ’5 个重复的样品充分混合后, 用四分法 取 ’ $3 土样& 共采集具有代表性的表层土样 #( 个& 采样时间为 "BB5 年 ’’ 月& 不同土地利用类型样品 采集及基本情况见表 ’& 将土样带回室内, 风干、 过筛后测定土壤有机质 ( +LM) 、 全氮 ( N7 ) 、 全磷 ( N8 ) 、 全钾 ( N9 ) 、 有效氮 ( O7) 、 速效磷 ( O8) 和有效钾 ( O9 ) & 其中 +LM 采用 重铬酸钾氧化K外加热法测定; N7 采用碳氮仪测定; N8 采用 7>LA 熔融K钼锑抗显色K紫外分光光度法测 定; N9 采用 7>LA 熔融K原子吸收法测定; O7 采用 碱 解K扩散法测定; O8 采 用 BF 5 %:. ・ P ) ’ 7>AQL(
, 其生 态 环 境 脆 弱 程 度 不 亚 于 黄 土 高 原 贫 困
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区, 是国家进行环境治理和扶贫的重点
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土壤养分是土壤肥力的重要组成部分, 对生态 系统的结构和功能有重要影响& 土地利用方式的变 化可引起土壤养分与水分、 土壤侵蚀、 生物多样性和 生物地球化学循环等许多自然现象和生态过程的变 化& 土地利用方式及其格局变化对土壤养分的影响 研究 是 景 观 生 态 学 关 注 的 热 点 等
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! ! 我国喀斯特地区主要分布在贵州、 云南、 广西三 省, 总面积达 "# 万 $% , 是重要的国土资源, 其独特 的自然环境吸引了众多国内外专家对其进行研究& 桂西北喀斯特环境移民区自然环境的复杂性、 生态 系统的脆弱性都具有典型的代表性& 由于人地矛盾 突出, 不合理的土地利用方式等因素造成喀斯特地 区水 土 流 失 严 重, 土 壤 退 化, 并向石漠化方向发 展
酸盐岩发育的土壤的影响强度明显大于砂页岩发育 & 本文以桂西北岩溶山区峰丛洼地为研究对象, 探讨不同土地利用方式变化对土壤养分的影响, 以 期为该区土地资源的合理利用、 生态恢复和重建提 供科学依据& !" 研究地区与研究方法 !# !" 研究区概况 古周示范区位于广西环江毛南族自治县下南乡 ’B<C55DE ) , 为一个封闭的峰丛洼 西南部 ( "*C5BD7, 地单元, 区域内最低点海拔 (<6 %, 与最高点海拔相 差 **B %& 该区属于亚热带季风气候, 多年平均气温 ’6F 5 G "BF 5 H , 多年平均降雨量 ’ (#?F ’ %%, 雨季 平均持续 ’(B G ’*B I, 主要集中在 * —? 月, 尤以 6 月中旬至 < 月中旬最多, 达 (5B G *6B %%, 常出现涝 灾; ’B 月至次年 ( 月为旱季, 各月平均降水量在 ?B %% 以下& 一年内日照时数以 " 月最低, < 月最高; 日 照率以 ( 月最低, ? 月最高
[ 5 ) 6] [ ( ) *]
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研究发现, 在脆弱生境中, 土壤 7、 8、 9 的空 和
间分布与灌丛植被的出现高度相关& 8:;/40 等
[ #] 罗格平等 的研究表明, 在森林向农田转变的过程
中, 砍伐和耕作技术通常会导致土壤有机碳显著下 降, 从而造成土壤养分流失和土壤质量退化& =/%%> 等
( "%%*^_$%2"%) ) 和中国科学院知识创新工程领域前沿资助项目 ( %!"%%""%%&&$!2 ) ( !国家重点基础研究发展规划项目 !!通讯作者( ]<L:94:VG4="%%)‘ !*2( JSL "%%’<%$<2% 收稿, "%%)<%"<"’ 接受(
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应! 用! 生! 态! 学! 报! ! ! ! ! ! !
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研究发现, 土地利用方式对土壤质量 ( 土壤有
机质、 全氮、 土 壤 持 水 能 力、 @A 值 等) 具有重要影 响, 退耕时间较长的土地土壤质量较好& 对国内喀斯 特地区的研究表明, 土壤理化性质随着土地利用方 式的变化而变化 的土壤
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, 且土地利用方式的变化对碳
应 用 生 态 学 报# "%%) 年 & 月# 第 !- 卷# 第 & 期# # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # ^F9;CNC aSGQ;:4 S= 5PP49CM ]JS4S>O,Y:O "%%) , 9: (&) : !%!21!%!)
桂西北喀斯特移民区土地利用方式对 土壤养分的影响 !
许联芳
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# 王克林 # 朱捍华 # 侯# 娅 # 张# 伟
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( ! 中国科学院亚热带农业生态研究所,长沙 $!%!"& ;" 湖南省国土资源规划院,长沙 $!%%%’ )
摘# 要# 利用典型喀斯特峰丛洼地主要土地利用方式 ( 灌草地、 次生林地、 果园、 牧草地、 旱 地) 的土壤养分测定数据, 研究土地利用变化对土壤养分的影响( 结果表明: 土壤有机碳、 全 氮、 有效氮含量随土地利用强度的增加而降低, 灌草地和次生林地比果园、 牧草地和旱地土壤 有机质含 量 高 )*+ , !&&+ 、 全 氮 含 量 高 *"+ , !!-+ 、 有 效 氮 含 量 高 **+ , "!&+ (! . %/ %& ) ; 全磷和全钾含量主要受养分来源的影响, 受土地利用方式影响较小; 速效磷含量主要 受施肥的影响, 有效钾含量则主要受植被覆盖和水土流失状况的影响( 土地利用方式是影响 土壤有机碳、 全氮、 有效氮、 有效磷、 有效钾等养分含量变化的重要因素( 粗放的农业耕作降低 了土壤养分并引起土壤退化, 而植被恢复等措施可以培肥土壤( 因此, 喀斯特区域应改变粗放 的农业耕作方式, 加强施用有机肥和平衡施肥, 对坡度""&0 的坡耕地采取 “ 退耕还林还草” 措 施, 以恢复和重建喀斯特地区生态环境, 实现土地资源的可持续利用( 关键词# 喀斯特# 峰丛洼地# 土壤养分# 土地利用方式 ( "%%) ) %&1!%!21%*# 中图分类号# 34&$( 2 , 3!&)( 2# 文献标识码# 5 文章编号# !%%!1-22" !""#$%& ’" ()""#*#+% ,-+( .&# %/0#& ’+ &’), +.%*)#+%& )+ 1-*&% *#2)’+ ’" 3’*%45#&% 6.-+27)8 67 " ! ! 89:;<=:;>!, ,?5@A BC<49;! ,DE7 E:;<FG:! ,EH7 I:! ,DE5@A ?C9( "#$%&%’%( )* +’,%-).&/01 " 23-&/’1%’-(,45&#($( 2/06(78 )* +/&(#/($,450#3$50 $!%!"& ,45&#0; 9’#0# !10##&#3 "#$%&%’%( )* :0#6 0#6 ;($)’-/($,450#3$50 $!%%%’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“ AQ:9; =SQ AQCC; [QSWCJK”=SQ ""&0 N4SPC NFSG4M RC K:TC; KS QCJSZCQ :;M QCRG94M KFC CJS<C;Z9QS;LC;K,:;M TCCP KFC NGNK:9;:R4C GK949\:K9S; S= 4:;M QCNSGQJCN( =#/ 5’*(&:T:QNK;PC:T<J4GNKCQ MCPQCNN9S; ;NS94 ;GKQ9C;K;4:;M GNC KOPC(
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