喀斯特山区植被退化过程中的土壤质量综合评价.doc

喀斯特山区植被退化过程中的土壤质量变化及评价 陈祖拥1，刘方1*，王世杰2，刘元生3，卜通达3，朱健1 （1 贵州大学资源与环境工程学院，贵州 贵阳 550025；2 中国科学院地球化学研究所，环境地球化学国家重点实验室，贵州 贵阳 550002；3 贵州大学农学院，贵州 贵阳 550025） 摘要：为构建喀斯特山区土壤质量评价体系，通过对喀斯特山区植被退化过程中的小生境土壤进行调查，选用土面和石沟2种代表性小生境的土壤作为评价单元，用典范对应分析从29个指标中选出16个，通过因子分析法对土壤质量进行定量综合评价。结果表明：在喀斯特森林植被退化过程中，用土面和石沟2种小生境面积加权计算土壤质量综合分值，能更准确地反映植被退化过程中土壤质量的阶段性变化，具体可分为3个阶段，不同阶段之间土壤活性有机碳、速效氮、速效磷、速效钾、有效锰、有效硫和脲酶活性出现显著降低，有效铁、蔗糖酶活性和粘粒含量出现显著增加。第Ⅰ阶段内（原生林-次生林）各土壤指标在样地间没有明显的差异，第Ⅱ阶段（灌木林）土壤活性有机碳、速效氮、速效磷、速效钾、有效硫、脲酶活性和有效锰含量，相对第Ⅰ阶段平均分别下降了33.73%、22.41%、57.66%、37.72%、44.59%、46.57%和12.52%；蔗糖酶活性及土壤粘粒含量平均分别增加了81.38%和47.69%。第Ⅲ阶段（灌草丛）土壤速效磷、脲酶活性、碱性磷酸酶活性和有效锰含量，相对第Ⅱ阶段平均分别下降了42.82%、44.42%、28.45%和20.55%；土壤有效铁、粘粒含量平均分别增加了56.40%、57.49%；这阶段的土壤速效磷、速效钾含量已处于缺乏的水平，土壤质量明显下降。 关键词：喀斯特山区；植被退化；小生境；土壤质量退化；典范对应分析；因子分析；评价； 中图分类号 S714.8 文献标识码 A 南方喀斯特森林是一种特殊森林生态系统，其顶级群落为常绿落叶阔叶混交林，系统组成和结构复杂，物种多样性和结构多样性较高[1]。由石灰岩、白云岩和含有其他杂质的碳酸盐岩类岩石发育的喀斯特森林土壤呈中性至微碱性，土体不连续，土层浅薄，土壤的剖面形态、理化性质等都不同于地带性土壤。目前国内学者对喀斯特森林生态系统土壤特性[2,3]、喀斯特森林退化中的土壤理化性质演变[4,5]、土壤微生物区系、土壤酶活性和土壤生化作用强度[6,7]等进行了较多的研究工作，取得了大量研究成果。对喀斯特土壤质量评价也开展了一些研究工作，但采用的评价方法多是参考非喀斯特地区土壤质量评价方法[4,5,8-10]，这些评价方法仅用连续的土面土壤进行评价。然而，在喀斯特生态系统中，土被是由异质性较高的多种小生境类型镶嵌构成的复合体[11]，仅用土面土壤质量的变化难以反映喀斯特生态系统的演化，需要选取具有代表性的小生境土壤进行土壤质量评价，才能使喀斯特山区的土壤质量评价结果更具可比性和真实性。为此，本文通过对贵州南部喀斯特山区不同植被类型下下土壤进行调查，在分析不同小生境土壤理化性质的基础上，运用综合评价法对土壤质量进行评价，分析植物群落退化演替与土壤质量变化的关系，为喀斯特退化生态系统的恢复和重建提供理论依据。 1．材料与方法 1．1 研究区概况 研究区位于贵州南部茂兰国家自然保护区内，该保护区地理位置为东经107°52′10″~108°45′40″，北纬25°09′20″~25°20′50″；该区多年平均温度18.3℃，≥10 ℃积温为5 767.9 ℃，无霜期为283 d，年平均降雨量为1320.5 mm，降雨集中在4~10月，属典型中亚热带季风性湿润气候[12]。研究?收稿日期：基金项目：国家重点研发计划(2016YFC0502300)和贵州省科技创新人才团队建设计划(黔科合人才团队[2013]4020);第一作者：陈祖拥(1983-),男,博士研究生,主要从事土壤化学与环境方面的研究,E-mail: qingfeng340 @126.com;*通讯作者：刘方(1964-),男,博士,教授,主要从事土壤化学与环境方面的研究, E-mail: lfang6435 @163.com.区成土母质主要是白云质灰岩和泥质灰岩，其次是白云岩，基岩出露率约65%~85％，土壤类型为石灰土。研究区内主要有四种植被群落[13]，其中“原生林”乔木层高度5~12m，灌木层高度一般在0.5~1.5m，草本层种类极少，覆盖度0.65~0.80。“次生林”乔木层高度3~8m，灌木层高度一般在0.5~2 m，草本层种类较少，但明显比原生林多，覆盖度0.75~0.85。而“灌木林”没有高大乔木层，灌木高度一般为1~2 m，草本层种类变多，覆盖度0.45~0.75。“灌草丛”群落 ?收稿日期： 基金项目：国家重点研发计划(2016YFC05023