喀斯特地区典型洼地土壤水分的垂直变异性研究.pdfVIP

喀斯特地区典型洼地土壤水分的垂直变异性研究 1, 2, 3 1, 2 1, 2 1, 2, 3 张继光 ，苏以荣 ，陈洪松 * ，张伟 1. 中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态重点实验室，湖南长沙 410125 ； 2. 中国科学院环江喀斯特农业生态试验站，环江 547100 ； 3. 中国科学院研究生院，北京 100049 摘 要：利用2005年5月在桂西北喀斯特洼地10m×10m地块范围内的网格 (2m×2m) 采样数 据，用地统计学方法分析了两种土地利用类型(玉米地和牧草地)0~80cm土壤水分的垂直变异 结构及其分布格局。结果表明：玉米地和牧草地土壤水分呈现弱变异特征，两者的垂直变异 趋势大致随土层加深先减小后增大，其中牧草地土壤水分的变异程度相对较大；玉米地和牧 草地土壤水分在垂直层面均具有良好的半方差结构和较强的空间相关性，都可用球状模型拟 合，变程分别是66.0cm和49. 1cm。垂直变异还具有明显的各向异性，均可用指数模型拟合； 土壤水分的空间相关性及变程与土壤容重具有一定关系，而且研究显示洼地退耕还草后土壤 总体上朝着有利于水分保蓄和植被恢复的方向转变。 关键词: 土壤水分； 喀斯特； 垂直变异； 半方差 中图分类号： S152 文献标识码：A 西南喀斯特地区是与黄土高原同为我国贫困与环境退化问题最为突出的地区[1]，该地区 由于长期的强烈岩溶化作用产生了地表地下双层空间结构，地下孔隙 （漏斗、裂隙、落水洞 等）特别发育，地表水易流失、地下水埋深，加上土层浅薄，土壤持水性能差等因素，致使 该地区水土流失和石漠化十分严重，生态环境极为脆弱[2, 3] 。土壤水分作为联系地表水与地 下水的纽带，是SPAC系统中“四水转化”的重要一环[4]，也是生态系统结构和功能的关键 因子。其分布特征、有效性的高低决定着植被的生长、恢复和演替等过程，进而影响到水土 流失和石漠化的治理效果，这在喀斯特地区的生态重建过程中起着十分重要的作用。 喀斯特地区由于土壤的非均质性和不连续续性，土壤水分存在极大的空间异质性。对土 壤水分空间变异特性及其分布格局进行研究，不仅有利于土壤水分的科学管理和高效利用， 而且对植被演替、生物生产力和生态系统稳定性也具有重要作用[5] 。虽然国内外学者对土壤 水分的空间变异结构、分布格局和影响因素等，在不同地区从不同尺度都作了细致的分析 [6~15]，但是对剖面土壤水分的垂直变异则缺乏系统研究[16, 17] 。尤其是在喀斯特地区，虽然石 漠化和退化生境恢复等方面的研究较多[1~3,18, 19] ，但是该地区土壤水分空间变异的研究则鲜 有报道。本文选择石多土少、生态脆弱的喀斯特峰丛洼地这一特殊地貌类型，通过研究洼地 中两种土地利用类型在田间尺度上土壤水分的垂直变异结构及其分布格局，不仅可以指导该 地区土壤水分的垂直取样，优化采样策略；而且可以加强土壤水分管理，为西部“退耕还林 还草”建设和喀斯特退化生态系统的植被恢复提供理论依据。 1 研究地区与研究方法 1.1 研究地区概况 基金项目：中国科学院知识创新工程重要方向项目（KZCX3-SW-426 ）, 国家“十五”科技攻关项目 （2004BA606A-08 ）和国家自然科学基金项目）。 作者简介：张继光(1980-), 男(汉) ，山东潍坊人，硕士研究生，主要从事土壤环境生态方面的研究。 *为通讯作者。 -1- 试验区位于广西环江毛南族自治县的下南乡古周村(107°55′E ，24°50′N) ，属典型的岩溶 峰丛洼地。土地总面积1800hm2 2 ，其中耕地17.4hm ，可耕地不到1%，主要分布在洼地中； 其余以山地为主