三峽庫區(qū)土地利用方式對(duì)土壤侵蝕特性的影響——以汝溪河流域?yàn)槔?pdf

1、土地利用方式的改變是當(dāng)前全球環(huán)境變化的重要部分。土地利用方式的變化會(huì)引起一系列的生態(tài)環(huán)境問題,土壤質(zhì)量下降和水土流失加重是這些問題中受到熱切關(guān)注的方面。對(duì)土地利用方式改變引起的土壤侵蝕變化研究才能對(duì)土地利用方式的合理性進(jìn)行有效評(píng)估。三峽庫區(qū)由于人口的壓力,經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,土地利用方式發(fā)生了巨大的變化。另外庫區(qū)自然地理?xiàng)l件復(fù)雜,生態(tài)環(huán)境脆弱高,使得這部分區(qū)域面臨極大的生態(tài)環(huán)境問題。制定合理的土地利用規(guī)劃是解決這些問題的主要方法,土地利用方式改

2、變引起的土壤侵蝕特性變化是制定規(guī)劃方案的科學(xué)基礎(chǔ)。
　　 本研究選取了三峽庫區(qū)典型小流域汝溪河流域作為研究地點(diǎn),應(yīng)用實(shí)地采樣的方法來評(píng)估土地利用方式改變后的土壤侵蝕特性變化。根據(jù)汝溪河流域的自然地理特點(diǎn),將其分為屏障帶和消落帶部分進(jìn)行研究。屏障帶是指海拔175m到第一個(gè)山脊線的區(qū)域,消落帶是指海拔145m到175m受水位漲落影響的區(qū)域。屏障選取了馬尾松林地、退耕柏木林地、退耕草地和耕地四種土地利用類型。消落帶選取了棄耕地和草地兩

3、種土地利用類型,兩種土地利用類型根據(jù)受水淹影響時(shí)間的不同分為了145-156m、156-172m、172-175m和175-180m四個(gè)區(qū)段,以研究水淹對(duì)土壤侵蝕特性的影響。選取的土壤侵蝕監(jiān)測指標(biāo)有土壤透水物理性質(zhì)、土壤可蝕性和土壤養(yǎng)分。土壤透水物理性質(zhì)主要包括:容重、土壤含水量、土壤總孔隙度、土壤毛管孔隙度和土壤非毛管孔隙度。土壤可蝕性指標(biāo)通過EPIC中的土壤可蝕性K值和WEPP模型細(xì)溝間侵蝕Ki、細(xì)溝侵蝕Kr和臨界剪切力Tc來評(píng)估。

4、養(yǎng)分指標(biāo)主要包括:pH,有機(jī)質(zhì),全氮,全磷,全鉀,堿解氮,有效磷和速效鉀。研究結(jié)果表明:
　　 (1)四種土地利用類型中土壤容重的變化范圍在1.24～1.66g/cm3之間,其中耕地最小(1.24 g/cm3),馬尾松林地次之(1.44 g/cm3),退耕柏木林地和退耕草地的容重較大,分別為1.66 g/cm3和1.63g/cm3。土壤自然含水率的變化趨勢(shì)是耕地＞退耕草地＞退耕柏木林地＞馬尾松林地。土壤總孔隙度的趨勢(shì)是耕地＞馬尾

5、松林地＞退耕草地＞退耕草地。土壤毛管孔隙度在馬尾松林地中要明顯低于其余三種土地利用類型,其余三種類型間的差異不大。土壤非毛管空隙度在馬尾松林地中最大(30.57%),耕地為28.42%,退耕柏木林地(12.87%)和退耕草地(11.92%)的非毛管孔隙度要明顯低于另外兩種類型。砂質(zhì)土的馬尾松林地和受人類作用的耕地具有更高的透水能力。
　　 (2)馬尾松林地的K值最低(0.063),其次為退耕柏木林地,為0.0996,退耕草地和耕

6、地的土壤可蝕性比較高,分別達(dá)到了0.1089和0.1254。四種土地利用類型中馬尾松林地Ki最高,為4549585。退耕柏木林地、退耕草地和耕地的Ki值相對(duì)較低,馬尾松林地與其余三種土地利用類型間存在極顯著差異(p＜0.01),退耕柏木林地、退耕草地和耕地間的差異沒有達(dá)到顯著水平。Kr值和Tc值在四種土地利用類型中存在一定的差異,但都沒有達(dá)到顯著的水平。
　　 (3)馬尾松林地中pH的平均值為4.29,其他土地利用類型的pH在6

7、.5到7.5之間。土壤有機(jī)質(zhì)含量在整個(gè)流域中四種土地利用類型中變化范圍在8.67～13.77g/kg,在全國土壤有機(jī)含量中處于中低水平。耕地有機(jī)質(zhì)含量與其余三種土地利用類型差異顯著(p＜0.05),要低于其他土地利用類型。研究區(qū)域土壤全氮含量總體偏低,處于0.48～0.89g/kg之間。退耕地和草地的含量比較接近,分別為0.89g/kg和0.76g/kg,與耕地(0.51g/kg)和熟林地(0.48g/kg)的含量差異明顯。全磷含量總體

8、仍處于低水平,在各種土地利用類型中差異非常明顯(p＜0.05),其高低順序?yàn)?草地＞退耕地＞耕地＞熟林地。全鉀含量在14.17～25.79 g/kg之間,處于較高水平。速效養(yǎng)分中,堿解氮含量變化范圍在40.23～57.13mg/kg,屬于偏低水平,不同土地利用方式中差異不明顯。有效磷含量在2.11mg/kg到6.09mg/kg之間,變化范圍較大,不同土地利用類型間差異顯著(p＜0.05)。其中耕地和草地的含量較高,退耕地次之,馬尾松林地

9、含量最小。速效鉀含量在103～180mg/kg之間,屬于中上水平。退耕還林地速效鉀含量要明顯高于其余三種土地利用類型(p＜0.05)。養(yǎng)分指標(biāo)間的相關(guān)分析表明,有機(jī)質(zhì)與堿解氮和全氮的相關(guān)性比較顯著(p＜0.05),呈明顯的正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為0.668和0.69。pH與速效磷的相關(guān)系數(shù)為0.663。pH與全磷的相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.836。全氮和全磷相關(guān)性顯著水平p＜0.01,相關(guān)系數(shù)為0.761。全鉀與pH、全鉀與速效磷、全鉀與全磷具有

10、顯著相關(guān)性,相關(guān)系數(shù)分別為0.662(p＜0.05),0.606(p＜0.05),0.782(p＜0.05)。
　　 (4)土壤容重在消落帶兩種土地利用類型中整體上較高,土壤容重值的變化范圍在1.48～1.61 g/cm3之間。棄耕地和草地兩種土地利用類型的土壤容重在不同海拔區(qū)段中沒有表現(xiàn)出顯著的差異(p＞0.05)。土壤含水率在棄耕地上下層土壤,草地下層土壤中都受到了水淹的影響。土壤總孔隙度在40.47～43.9%之間,不同海

11、拔區(qū)段間的土壤空隙度差異不明顯(p＞0.05)。棄耕地上層土壤中,毛管孔隙度在被水淹的三個(gè)(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ)區(qū)段相對(duì)較高,要明顯低于水淹區(qū)段(p＜0.05)。非毛管空隙度在對(duì)照區(qū)段(29.48%)相對(duì)較高。棄耕地下層土壤總孔隙度與上層土壤土壤差異不大,在38.13%到42.22%;不同海拔區(qū)段間土壤孔隙度的差異不明顯。棄耕地下層土壤的毛管空隙度在對(duì)照區(qū)段相對(duì)較低,非毛管孔隙度較高。草地上層土壤總孔隙度,毛管空隙度和非毛管孔隙度在不同海拔區(qū)段

12、間的差異不明顯(p＞0.05)。草地下層土壤總孔隙度在不同海拔區(qū)段間差異不明顯,但毛管孔隙度和非毛管孔隙度在不同海拔區(qū)段間有明顯的不同。
　　 (5)消落帶棄耕地中,水淹對(duì)土壤K值、Ki、和Kr值均無顯著性的影響(p＜0.05)。草地上層土壤中K值變化趨勢(shì)與棄耕地相反,水淹區(qū)段可蝕性在0.1575～0.1799之間,而非水淹區(qū)段為0.1845,與水淹區(qū)段間的差異達(dá)到了顯著水平(p＜0.05),但相差值不大。下層土壤K值在Ⅰ,Ⅱ區(qū)

13、段要明顯小于Ⅲ,Ⅳ區(qū)段(p＜0.05)。上下土層的土壤Ki值在對(duì)照區(qū)段中都要低于水淹區(qū)段,其中上層土壤達(dá)到顯著水平,下層土壤達(dá)到極顯著水平。Kr值在上下層土壤中也同樣是對(duì)照區(qū)段要低于水淹區(qū)段,水淹的各個(gè)區(qū)段間沒有明顯的差異。
　　 (6)消落帶中水淹對(duì)土壤酸堿性產(chǎn)生了明顯的影響,棄耕地受水淹影響區(qū)段土壤pH總體上為微堿性,這三個(gè)區(qū)段間存在著極顯著差異,受水淹影響的三個(gè)區(qū)段pH變化趨勢(shì)為:Ⅰ區(qū)段＜Ⅱ區(qū)段＜Ⅲ區(qū)段。對(duì)照區(qū)段pH為酸性

14、。對(duì)于草地上層土壤,土壤偏酸性,隨著水淹時(shí)間的變長,pH有升高的趨勢(shì),但各個(gè)區(qū)段間并沒有達(dá)到顯著性。水淹對(duì)兩種土地利用方式到的土壤有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生了明顯的影響,并且在草地的上下土壤和棄耕地的下層土壤中都達(dá)到了極顯著的水平(p＜0.01)。在棄耕地中,經(jīng)過5年水淹的Ⅰ區(qū)段有機(jī)質(zhì)含量降到了很低的水平(上下層分別僅為7.49g/kg和8.04g/kg),3年水淹的Ⅱ區(qū)段也同樣較低。1年水淹的Ⅲ區(qū)段有機(jī)質(zhì)含量與未水淹區(qū)段間在表層土壤中存在明顯的差異,

15、在下層土壤中有機(jī)質(zhì)含量比較接近。棄耕地中上層土壤有機(jī)質(zhì)含量要低于下層土壤。在草地中,有機(jī)質(zhì)總體含量要高于棄耕地,變化范圍在9.05～21.24g/kg之間。在水淹區(qū)段上層土壤中,5年和3年水淹區(qū)段的有機(jī)質(zhì)含量要低于1年水淹區(qū)段,5年和3年之間差異不大。未水淹區(qū)段有機(jī)質(zhì)含量要低于水淹區(qū)段。草地下層土壤有機(jī)質(zhì)的變化趨勢(shì)與上層土壤相同,但下層土壤有機(jī)質(zhì)含量要低于上層土壤。一年水淹時(shí)間上層土壤有機(jī)質(zhì)含量相差為4.54g/kg,隨著水淹時(shí)間的加長

16、,上下層土壤間的有機(jī)質(zhì)含量差異越來越小,3年水淹時(shí)間后兩者的差異為2.54g/kg,5年水淹時(shí)間后兩者的差異縮小到了1.24g/kg。
　　 (7)棄耕地上層土壤的全氮全磷在不同區(qū)段間的差異達(dá)到了極顯著水平(p＜0.01),全鉀達(dá)到了顯著性水平(p＜0.05)。隨著水淹時(shí)間的加長,全量元素有降低的趨勢(shì);下層土壤全氮也有該變化趨勢(shì),并且達(dá)到了顯著水平(p＜0.01),全磷全鉀間的差異不顯著。草地上層土壤的全氮全磷以及下層土壤的全氮