典型岩溶区植被恢复对土壤养分的影响

收稿日期:2009206226;改回日期:2009211201

基金项目:国家青年科学基金项目(40902074);国家“十一五”科技支撑计划课题(2006BAC01A10);岩溶地质研究所所控项目(2009009)第一作者简介:邓艳(1978-),女,硕士,助理研究员,主要从事岩溶生态学和石漠化治理研究;E 2mail :dydesk @

典型岩溶区植被恢复对土壤养分的影响

邓　艳,蒋忠诚,罗为群,祈晓凡,覃星铭

(中国地质科学院岩溶地质研究所,岩溶生态系统与石漠化治理重点开放实验室,

广西　桂林　541004)

摘　要:对典型岩溶地区不同植被恢复(草丛、灌草丛、灌丛、乔幼林和成熟林)过程中的土壤养分进行研究,结果表明:土壤养分随着植被的恢复呈波折状上升,但是各恢复阶段过程中的土壤有机质、有效N 、P 、K 、有效Zn 、Cu 、Mn 、Fe 含量存在无显著性差异(P >0.05),弃耕后2～3年的草丛土壤养分含量可以达到成熟林的养分水平;土壤p H 值与有机质、有效N 、P 、K 、有效

Zn 、Cu 、Mn 、Fe 含量存在不同程度的负相关关系,降低土壤的p H 值,可以有效的提高石灰土肥力;土壤养分具有明显的表聚

性。在岩溶区,退耕还草、退耕还林、种植牧草和自然恢复是石漠化地区较好的生态重建和植被恢复方式。关键词:岩溶;植被恢复;土壤养分

中图分类号:Q 948 文献标识码:A 文章编号:167229250(2010)0120031205

西南岩溶区石漠化严重,生态环境问题突出,如何在石漠化地区进行生态重建受到了国内外专家、

学者的关注[1,2]。

土壤因子是影响岩溶退化生态系统恢复的两个主导生态因子之一[3]。石灰土具有土层薄,风化成土速率慢,土壤侵蚀速率快,有机碳易于积累,营养元素供给速率慢等特征[4]。石灰土的形成和恢复受岩性、植被、气候等综合条件的影响。植被是影响土壤恢复的主要因子之一。植被的恢复可以增加土壤肥力,土壤条件的改善可以促进植物的生长和群落的发展,植被恢复与土壤恢复是相互促进的。Schlesinger 等[5,6]研究发现,在脆弱生境中,土壤N 、P 、K 的空间分布与灌丛植被的出现高度相关。

许联芳等人[7]发现,土壤有机碳、全N 、有效氮含量随土地利用强度的增加而降低。吴海勇等人[8]研究发现,土壤质量随着植被的恢复呈波折性提高。龙健等人[9]指出,灌丛和灌木林的土壤退化指数和林地相比没有显著的变化。廖义玲等人[10]指出,泥页岩砂岩夹层风化后形成的土层较厚,植被发育好。而在碳酸盐岩底层上发育的土层薄,不利于植被的

生长。本文以广西弄拉生态重建观测站为例,进一步探讨植被自然恢复过程中的土壤养分变化,旨在

为岩溶地区石灰土的改良,植被恢复的人工调控以及生态恢复重建提供科学依据。

1　研究区概况和方法

1.1　研究区概况

弄拉屯是位于广西壮族自治区南宁市马山县古零镇的一个自然屯,地理坐标为23°29′N ,108°19′E ,距县城约25km ,土地面积约1km 2,总人口125人。属于亚热带季风气候区。多年平均气温19.84℃,多年平均降水量为1700mm ,4～10月雨量占年降雨量的82%,年均相对湿度85%。弄拉屯地貌类型为典型的峰从洼地地貌,地质背景为泥盆系东岗岭组中段(D 2d 2)。岩性比较复杂,以含泥硅质的白云岩为主,局部有纯的灰岩或纯白云岩出露,西北部山坡白云岩夹钙质页岩,区内很多地点的裂隙中充填有红色角砾等。土层薄,土壤覆盖率低,采样点土壤分层不明显,样地基本情况见图1[11]和表1。

1

32010年第38卷第1期Vol.38.No.1,2010

地　球　与　环　境

EAR T H AND ENV IRONM EN T

图1　弄拉地区岩溶水系统及采样示意图

Fig.1　The karst water system and epi2karst springs in Nongla area

1.落水洞;

2.表层岩溶泉;

3.地下河及出口;

4.岩溶水系统边界;

5.表层岩溶泉域边界;

6.采样点;

7.汇流状表层岩溶带;8.散流状表层岩溶带

表1　标准地概况

T able11The environmental factors of study sites

类型岩性土壤海拔(m)坡向坡位坡度恢复时间(年)植被情况

草丛白云岩黄壤448西下坡352～4菊科

灌草丛白云岩黄壤432南下坡306～8黄荆,裸花紫竹等灌丛白云岩黄壤459北中下坡2515黄荆,老虎刺等乔幼林白云岩棕色石灰土523南中坡4020黄杞,紫凌木成熟林灰岩黄壤522SE70°中坡4060～70青冈,苦丁茶等

1.2　研究方法

在样地中每隔20cm分层取土,将土样带回室内,风干、过筛后测定土壤全钙、全镁、p H、有机质、有效氮、有效磷、有效钾和有效锌铜锰铁。其中,全钙和全镁采用ED TA滴定法测定;土壤p H值采用电位法测定;有机质采用重铬酸钾-硫酸消化法测定;有效氮采用锌-硫酸亚铁还原-蒸馏法测定;有效磷采用碳酸氢钠浸提-磷钼蓝分光光度法测定;有效钾采用醋酸铵浸提-火焰光度法测定;全N采用重铬酸钾-硫酸消化蒸馏法测定;全K采用火焰光度法测定;全P采用磷钼蓝分光光度法测定;Zn、Cu、Mn、Fe采用HCl2HNO32HF2HClO4溶样等离子体原子发射光谱法测定。

1.3　数据处理

用SPSS13.0进行差异显著性检验和相关分析,采用ORIGIN7.5软件进行绘图。2　结果和分析

2.1　不同植被恢复过程中的土壤有机质、p H值及钙镁变化

土壤有机质的保持和提高对土壤资源有重要意义[4],受植被的影响显著。从图2可以看出,有机质在2.06%～8%之间变化。同一植被类型下,随着土壤的加深,土壤有机质含量下降。随着植被的恢复,表层土有机质含量逐渐增加,深层土有机质先减低后增加。总体上看,各植被类型下的土壤有机质含量存在着无显著性差异(P>0.05)。土壤p H在6.56～7.82之间变化。随着植被的恢复,p H值呈波折状下降,各植被类型下的土壤p H值存在着无显著性差异(P>0.05)。

2.2　不同植被恢复过程中的土壤有效成分含量变化

从图2可以看出,各植被类型下土壤有效N在

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