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岩溶区不同土地利用方式下土壤容许侵蚀研究

甄晓君  
【摘要】: 我国岩溶区面积344万km~2,约占国土面积的1/3,其中裸露岩溶石山区约90.7万km~2。以贵州省为核心的中国西南岩溶区,由于地质环境脆弱性大,敏感度高,面临人口超载和经济社会落后的双重压力,同时由于历史原因致使生态环境严重退化,出现了大面积基岩裸露的石漠化问题。土壤侵蚀是石漠化发生的直接原因,岩溶区土壤侵蚀的研究较为滞后。研究不同土地利用方式下容许侵蚀量,具体为研究岩溶区人类活动造成的土壤质量差异,并深入探讨不同土地利用方式对溶蚀成土速率的影响,这对于探索出土壤退化演变过程和科学认识岩溶作用、合理利用和保护岩溶区土壤资源,对于土壤侵蚀防治和石漠化治理,发展岩溶区农村经济均有重要的科学意义和广泛应用前景。 本文以重庆市中梁山岩溶区为例,利用溶蚀试片法,获取不同土地利用方式下溶蚀速率,并结合研究区地层酸不溶物含量,计算成土速率,从而确定不同土地利用方式下容许侵蚀量;通过土壤侵蚀强度与容许侵蚀相比较,对岩溶区土壤侵蚀的危害进行评价,并探讨不同土地利用方式对溶蚀成土速率的影响。溶蚀速率的获得采用溶蚀试片法:取当地地层中的嘉陵江组白云质灰岩岩块磨制试片,试片统一直径为40mm,厚为3mm。选取林地、草地、园地、菜地和耕地等5种土地利用方式,将试片埋放于其具有代表性的不同部位(土下5 cm、土下20 cm、土下50 cm)。每种土地利用方式埋放两组试片,埋放时间为一个水文年(2007年11月22日—2008年11月23日);同时,为将夏半年岩溶作用与全年进行对比,在相同地点埋放一组试片(2008年3月22日—2008年9月25日),试片取出后,分别计算其溶蚀速率。研究表明: 土地利用方式对土壤性质有明显的影响。总体来说,林地、草地与其它土地利用方式相比较,土壤物理性状较好。不同土地利用方式对土壤有机质具有很大影响,并且对表土层土壤影响较大,林地、草地土壤有机质含量较高。受耕作、施肥等人类活动的影响,不同土地利用方式下氮、磷、钾等养分变化规律较为复杂。土壤pH值总体偏低。 岩溶区以成土速率作为土壤容许侵蚀量,研究区土壤容许侵蚀的范围为19.02-49.01t/(km~2.a),远小于国家现行标准所规定的500 t/(km~2.a)。不同土地利用方式下容许侵蚀有明显不同。其中林地土壤容许侵蚀的范围为32.72-49.01 t/(km~2.a),草地为25.57-39.27 t/(km~2.a),菜地为27.09-35.01 t/(km~2.a),耕地为19.02-27.85t/(km~2.a),园地为19.33-25.11 t/(km~2.a)。不同土地利用方式下平均土壤容许侵蚀量依次为:林地(37.34 t/(km~2.a))>草地(33.46 t/(km~2.a))>菜地(30.77 t/(km~2.a))>耕地(23.08t/(km~2.a))>园地(22.49 t/(km~2.a))。 不同土地利用方式会对溶蚀速率产生明显的影响。不同土地利用方式下夏半年平均溶蚀速率进行比较:林地(303.92 mg/m~2·d)>草地(256.29 mg/m~2·d)>菜地(210.55mg/m~2·d)>耕地(174.83 mg/m~2·d)>园地(125.95 mg/m~2·d)。不同土地利用方式下全年平均溶蚀速率比较:林地>草地>菜地>耕地>园地。其中林地最大,达232.50mg/m~2·d,其次为草地(208.33mg/m~2·d)和菜地(190.80mg/m~2·d),耕地和园地相对与林地分别降低了38.18%,41.17%。夏半年溶蚀作用的贡献较大,温度、降雨是溶蚀过程中重要的影响因素。不同土地利用方式下夏半年与全年相比,除林地、菜地和耕地土下50cm试片外,夏半年溶蚀速率都大于全年溶蚀速率,夏半年溶蚀量所占全年溶蚀量比例都大于50%。不同土地利用方式夏半年平均溶蚀量所占全年比例依次为:林地(64.57%)>草地(63.83%)>耕地(56.55%)菜地(54.91%)>园地(52.10%)。无论从夏半年还是全年来看,溶蚀速率都为林地>草地>菜地>耕地>园地,可见,土地利用会对土壤的理化性质产生一系列的影响,从而影响溶蚀成土速率。岩溶作用受到土壤pH值、有机质、土壤含水量和孔隙度等相互作用的共同影响,土下岩溶的溶蚀是多个因子及其相互影响综合作用的结果。 岩溶区绝对侵蚀量较小,但由于其特殊的地质背景,成土速率慢,土壤容许侵蚀量小,从土壤容许侵蚀和土壤侵蚀强度的对比来看,岩溶区土壤侵蚀极为严重。保持现有土壤资源有两条基本途径:一是保持土壤的原位性和覆盖率,提高土壤本身的抗侵蚀能力;二是提高岩溶区成土速率。坡耕地容许侵蚀量较小,土壤抗蚀性弱,土壤侵蚀容易发生,土壤侵蚀强度大,土层长期呈负增长状态,造成岩石大面积裸露,坡耕地会成为石漠化最先发生发展的地带。研究区坡耕地土壤侵蚀强度是其容许侵蚀量的99-145倍,是其平均容许侵蚀量的119.8倍。因此,岩溶区坡耕地的土壤侵蚀防治极为重要。林地溶蚀速率最大,可以促进碳酸盐岩溶蚀成土速率,而且林地土壤性状较好,土壤抗蚀性强,有利于岩溶区土层不断增厚,岩溶区提高森林植被覆盖率具有重要意义。


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