西南山地景观土地利用变化的特征及管理实践对土壤水、养分和有机碳动态的影响

【摘要】：土地利用变化作为全球变化的主要动因，目前已引起全球变化研究的广泛关注。但关于土地利用变化的轨迹及采取何种措施可以缓解由相应土地利用变化所诱导的生态环境问题等方面，在很大程度上，仍然未能很好解决。换句话说，虽然在理解土地利用变化现代过程中，大量研究结果已经被获得，但大部分文献仍然未能阐明土地利用变化的具体轨迹，未能解决土地利用变化的尺度依靠问题。过去近20年，我国陆续开展一些主要有关土地利用变化的研究项目。但这些研究主要集中在中国的东北、东南和北部区，很少对中国的西南山区尤其重庆付太多的注意。当然，土地利用变化不可避免地产生一定的生态与社会影响，而当这些影响累计超过区域生态环境的容忍限度时，突发事件就会出现。目前，合适的土地管理实践，对管理丘陵坡地土壤水和稻田土壤养分和有机碳可以提供有效的方法，已被广泛接受。但对于坡地土壤水，更多的兴趣出现在干旱、半干旱和半湿润区。而对于土壤养分和有机碳，旱地土壤和不同功能间土地转换或短期单一的管理实践对它们的影响被强调。很少知道，在微观耕作尺度上，长期土地管理实践对湿润区丘陵坡地土壤水和稻田土壤养分和有机碳的影响。而且，在宏观区域土地利用变化背景下，局地土地管理实践对土壤水、养分和有机碳的影响更是很少知道。 本研究的目标是，在中国西南山区，识别土地利用变化的轨迹，决定不同土地管理实践对土壤水、养分和有机碳的影响，厘定合适的土地利用方案，推荐有效的管理实践。研究包括两个部分：不同功能间土地利用转换和同一功能内土地利用修改对土壤水、养分和有机碳的影响。前者涉及了遥感数据、统计数据和农户调查数据，而后者则主要使用了田间或实验监测数据。对于坡地土壤水，试验包括6个处理：①横坡耕作(Cross-sloping tillage(CST))、②横坡耕作+有机肥(Cross-sloping tillage with organic manure(CST／OM))、③横坡耕作+秸秆覆盖(Cross-sloping tillage with straw mulch(CST／SM))、④等高垄作(Contour ridge culture(CRC))、⑤等高垄作+有机肥(Contour ridge culture with organic manure(CRC／OM))、⑥等高垄作+秸秆覆盖(Contour ridge culture with straw mulch(CRC／SM))。对于稻田土壤养分和有机碳，实验涉及4个处理：①常规平作+水稻-休闲轮作(Conventional tillage(rice-fallow)(CT／RF))、②常规平作+水稻-小麦轮作(Conventional tillage(rice-wheat)(CT／RW))、③垄作免耕+水稻-休闲轮作(No tillage and ridge culture (rice-fallow)(NTR／RF))、④垄作免耕+水稻-小麦轮作(No tillage and ridge culture(rice-wheat)(NTR／RW))。结果表明： (1) 研究区土地利用变化呈现显著的区域异质性，不管是土地转化的速度还是方向。对于两个时段，研究区土地利用变化呈现显著的不同的态势，分别拥有占研究区总面积18.37％和4.18％的斑块发生了利用方式的变化。在1986-1997年间，耕地被用为建设用地、草地和未利用地被开发为耕地和林地组成研究区三大土地利用格局。而在1997-2005年间，耕地被退为林地、耕地被用为建设用地、耕地转换为水域和未利用地开发为耕地和林地是研究区主要的土地转换类型。就土地利用转