湘西北石漠化地区土壤理化特征及土壤质量评价
发布时间：2020-08-26 09:40
【摘要】：研究石漠化过程中土壤理化、生物学特征的动态变化规律可了解石漠化不同等级土壤的基本特性及土壤质量的变化规律,对植被恢复和修复石漠化区域的生态环境有重大意义。本研究结合国家林业公益性行业科研专项,在湘西北石漠化地区,按照潜在石漠化(常绿阔叶林,对照)、轻度、中度、重度、极重度5个石漠化等级选取龙山、慈利、石门县中具有代表性样地13个,进行植被调查与土壤调查,并采集土壤样品65个,测定土壤物理、化学、生物学性质指标计23项,拟探讨这些指标在石漠化演替过程中的变化特征及其相互之间的相关关系,同时,运用主成分分析、因子分析、最小数据集和模糊数学方法建立了石漠化区土壤肥力质量评价指标体系,采用土壤质量指数法评价了石漠化区土壤质量。主要结论如下：1)土壤各物理性质指标在石漠化演替过程中的变化特征：容重渐趋紧致,从1.07g.cm3(潜在石漠化)增加到1.38g.cm3(极重度石漠化)。毛管持水量、毛管孔隙度和总孔隙度三者的变化趋势一致,总体呈下降趋势,土壤从潜在石漠化阶段到极重度石漠化阶段,三者分别从46.51%、47.41%、59.59%下降到31.51%、40.82%、50.14%。就土壤机械组成而言,土壤从潜在石漠化阶段演替到极重度石漠化阶段,粘粒(0.002mm)和粗粉粒(0.05～0.02mm)的组成成分变化平稳,分别由40.41%、12.20%变化到39.90%、9.00%；而细粉粒(0.02～0.002mm)和砂粒(2～0.05mm)的成分呈现交替变化,细粉粒成分水平从32.79%下降到19.10%,粗粒成分水平从9.62%增加28.00%。2)土壤各化学性质指标在石漠化演替过程中的变化特征：土壤酸碱性的变化呈现出先酸后碱的特性。演替过程中,土壤的pH一直保持酸性(5.92～6.85)且具有小幅波动；当土壤由重度石漠化演替到极重度石漠化时,土壤的pH上升,呈弱碱性(7.39)。土壤中的有机质含量则呈现出严格单调递减的趋势,从潜在石漠化阶段的59.00g.kg-1减少至极重度石漠化阶段的22.94g.kg-1。土壤全氮、全磷含量变化一致,表现为先升后降的趋势；全钾含量的变化波动较大,最高点和最低点分别出现在重度石漠化阶段(16.39g.kg-1)和中度石漠化阶段(13.33g.kg-1)。有效钾含量的变化波动也较大,最高点和最低点分别出现在潜在石漠化阶段(148.52mg.kg-1)和重度石漠化阶段(101.59mg.kg-1);有效磷的含量从潜在石漠化阶段的2.76mg.kg-1下降到轻度石漠化阶段的0.25mg.kg-1)并随后保持平稳状态。土壤阳离子交换量的变化与石漠化演替的变化规律相符,在轻度石漠化和重度石漠化两个阶段阳离子交换量较大,分别为33.47cmol.kg-1和31.73cmol.kg-1。3)土壤微生物指标的变化特征：土壤的微生物量碳下降,从112.36mg.kg-1(潜在石漠化)下降到26.68mg.kg-1(极重度石漠化)；微生物量氮在土壤石漠化演替过程中有所波动,但在极重度石漠化阶段其水平基本与潜在石漠化阶段持平；微生物量磷的变化波动显著,无明显规律。土壤微生物碳磷比和碳氮比的变化情况均呈波浪式递减,二者分别从潜在石漠化阶段的34.30、9.32下降到极重度13.05、2.66。土壤中总菌数量与有机质含量之间密切相关,呈现出递减趋势,从潜在石漠化阶段的4650cfu.g1下降到极重度石漠化的673.5cfu.g-1。4)土壤物理、化学及生物属性23项指标的相关性分析表明：有机质含量与总孔隙度、砂粒、粗粉粒、细粉粒、自然持水量之间呈极显著相关；容重与毛管孔隙度之间呈极显著相关；总孔隙度与细粉粒、砂粒之间呈极显著相关；砂粒与粗粉粒、细粉粒、自然持水量之间呈极显著相关；细粉粒与粗砂粒、自然持水量之间呈极显著相关；有机质含量与全氮、有效磷、阳离子交换量之间呈极显著相关。各指标的交叉相关性分析表明,阳离子交换量与容重、毛管持水量之间呈极显著相关；有效钾含量与总菌之间呈极显著相关。5)利用主成分分析、方差分析及其他相关统计方法对23项土壤质量评价指标进行了筛选,建立了湘西北石漠化地区土壤质量评价最小数据集(MDS),为十个参选指标：pH、有机质、全磷、微生物量碳、微生物量氮、微生物量磷、C/P、总菌、毛管持水量、2-0.05mm含量。6)土壤质量指数结果显示：潜在石漠化等级土壤质量指数最高,为0.36,依次为轻度石漠化0.30、中度石漠化0.27、重度石漠化0.19、极重度石漠化0.16。表明石漠化区土壤质量等级的变化方向与石漠化演替过程完全一致,土壤质量在潜在石漠化阶段向轻度和中度演替中出现阶段性的退化,而在中度向极重度阶段的演替中出现了非常严重的退化。
【学位授予单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S151.9
【图文】：
逦ＩＶ逡逑石漠化等级逡逑图３．５：石漠化演替过程中±壤ｐＨ变化逡逑Ｆｉｇ邋３．５邋Ｓｏｉｌ邋ｐＨ邋ｃｈａｎｇｅ邋ｉｎ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｏｆ邋Ｒｏｃｋｙ邋Ｄｅｓｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ逡逑２３逡逑
逦ＩＶ逡逑石漠化等级逡逑图３．４：石漠化演替过程中±壤自然持水量变化逡逑Ｆｉｇ邋３．４邋Ｓｏｉｌ邋ｎａｔｕｒａｌ邋ｗａｔｅｒ邋ｃｏｎ化ｎｔ邋ｃｈａｎｇｅ邋ｉｎ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｏｆ邋民ｏｃｋｙ邋Ｄｅｓｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ逡逑３．２石漠化过程中±壤化学特征逡逑３．２．１不同石漠化等级±壤ｐＨ的变化特
逦ＩＶ逡逑石漠化等级逡逑图３．８；石漠化演替中±壤全蹲变化逡逑Ｆｉｇ邋３．８邋Ｓｏｉｌ邋化ｔａｌ邋Ｐ邋ｃｈａｎｇｅ邋ｉｎ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｏｆ邋Ｒｏｃｋｙ邋Ｄｅｓｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ逡逑全氮和全钟ｗ及全踞的变化的情况如上国所示。从图中可ｗ看出，随石漠化逡逑程度加深，作为±X谭柿Φ闹匾副曛唬
本文编号：2805011
【学位授予单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S151.9
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