喀斯特石漠化治理森林生态脆弱性调控与韧性提升策略

来源 :贵州师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:iloveyouguoran
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生态脆弱性研究是当今全球变化与可持续发展研究的热点话题。喀斯特地区独有的地上地下二元结构和突出的人地矛盾,导致地区生境脆弱,森林生态系统自我调节能力较弱。尽管已经通过开展不同模式的石漠化治理取得了明显的成效,但是,森林树种相对单一、生态系统结构简单与功能低下问题仍然存在,因此,亟需开展石漠化治理森林生态脆弱性评价、探讨韧性提高策略,对地区践行生态保护和产业振兴具有重要意义。本文通过综合国内外先进研究,根据地理学、人地关系论、恢复生态学、植物生理学的基本原理,结合生态适应性理论、结构决定功能、脆弱性理论、生态系统评价理论与可持续发展等理论,针对不同石漠化治理模式森林系统内部特征、脆弱性原因、韧性提升机制等科学问题与科技需求,选择以中国南方喀斯特发育典型的毕节撒拉溪喀斯特高原山地、关岭-贞丰花江喀斯特高原峡谷和施秉喀斯特高原槽谷为研究区,通过阅读文献资料和实地调查,于2019-2021年在三个研究区选择封山育林和人工造林两种石漠化治理森林为研究对象,对其开展定位观测和森林群落学调查,进行样品采集和室内试验测定,基于森林群落结构、功能和生境探究喀斯特地区森林生态脆弱性特征,构建适用于喀斯特石漠化治理下“生态敏感性-生态恢复力-生态压力度”框架的脆弱性评价指标体系,采用层次分析法与熵权法对各指标进行组合赋权,划分森林脆弱性等级,利用地理探测器模型分析喀斯特石漠化治理下森林生态系统脆弱性驱动因素。重点阐明不同石漠化治理模式森林结构和功能与生境之间的关系,揭示脆弱性原因,提出韧性提升策略,为喀斯特石漠化地区生态保护和林产业发展提供参考依据。(1)分析了石漠化治理森林生态系统的物种组成、结构和功能特征,探讨了其影响因子,阐明了不同石漠化治理模式森林的恢复能力:喀斯特高原山地土壤保育功能、固碳释氧能力较高,而人工造林的经济林则是土壤保育功能较高。土壤全钾和含水量分别解释了47.8%和17.2%的变量,且土壤对物种多样性的影响大于地形;对群落功能的解释力度主要为全氮和土壤p H,分别解释了58.0%和15.5%的变量,表明喀斯特高原山地受土壤影响较大。石漠化治理森林生态系统结构和功能主要受地形和土壤的影响,开展脆弱性评价时要结构-功能-生境协同布局,有利于全面地揭示石漠化治理森林的脆弱性机理。(2)构建了不同石漠化治理模式森林生态脆弱性评价指标体系:通过制定脆弱性评价标准,构建森林生态脆弱性评价模型,结合样地调查与社会经济调查数据构建指标体系。该指标体系包括目标层、准则层、要素层和指标层。准则层为生态敏感性、生态恢复力和生态压力度;要素层为准则层的进一步细化,生态敏感性要素层有气象、地表和地形,生态恢复力要素层有物种组成、结构和功能因子,生态压力度要素层有人口、社会和经济发展;指标层有18项指标,包括正向指标,即指标数值越大,生态脆弱性程度越高,反之,则为负向指标;利用层次分析法和熵权法对指标进行组合赋权,加强了评价结果的客观性和准确性。森林脆弱性评价指标必须与人文因素同步思考,从而构建一个适用于喀斯特地区的森林生态脆弱性指标体系,对未来喀斯特地区林业资源评价研究提供客观参考。(3)划分了不同石漠化治理模式森林的生态脆弱性类型,分析了导致其脆弱性的驱动因素:喀斯特高原山地森林脆弱度在0.40~0.67分之间,人工生态林(0.51)、经济林(0.63~0.67)和次生灌木林(0.56~0.61)属于中度脆弱;次生乔木林属于轻度脆弱(0.40~0.44);喀斯特高原峡谷森林脆弱度在0.44~0.67之间,经济林(0.61~0.67)和次生灌木林(0.64~0.67)属于中度脆弱次生乔木林(0.44~0.49)和人工生态林(0.50)属于轻度脆弱。喀斯特高原槽谷森林脆弱度在0.41~0.69之间,经济林(0.53~0.69)和次生灌木林(0.61~0.67)属于中度脆弱,次生乔木林(0.41~0.47)和人工生态林(0.47)属于轻度脆弱。具有明显显著性的驱动因子解释强度为固碳释氧(0.858)>物种多样性(0.750)>裸岩率(0.741)>水源涵养(0.652)>郁闭度(0.605)>平均胸径(0.599),表明系统内部因素对森林生态脆弱性解释力最大,说明植物结构单一是影响森林生态脆弱性的主要因素;从自然因子来看,裸岩率和海拔等地形因素较明显,是主要的自然因素;气象因素影响相对较小;从人为驱动方面来看,人口密度、乡村劳动力和放牧强度对森林生态脆弱影响也较大。森林生态脆弱性原因需将系统内部因素和外部因素协同探讨,实现石漠化治理森林与人文经济协同,有利于地区生态与经济效益共同发展。(4)针对不同石漠化治理模式森林生态脆弱性形成原因,提出了森林生态系统管理制度和韧性提高策略:在制定管理机制的基础下,针对轻度脆弱林,利用物种筛选和功能调控技术来提高生态韧性;喀斯特高原山地可以使用华山松+金丝桃、亮叶桦+华山松+白栎配置模式,改善土壤养分条件;喀斯特高原峡谷利用川钓樟+珍珠荚蒾、翅荚香槐+密蒙花配置模式提升水源涵养功能,柚木+珍珠荚蒾配置,提高土壤N元素含量;喀斯特高原槽谷采用马尾松+山胡椒+白栎配置模式增加物种多样性水平,化香+中华绣线菊增强固碳释氧功能。针对人工经济林,提出了林间套种和施肥管理技术,喀斯特高原山地核桃不适宜和李子套种,与刺梨、牧草等套种生态效益更高,核桃适合深耕施肥,以施氮肥为主,辅以磷肥和钾肥,刺梨也应以施氮肥为主;喀斯特高原峡谷地区花椒更适宜和毛豆套种;枇杷土壤有机碳、TN和TP含量较低,考虑施加有机肥,适当施加氮肥和磷肥,做到施肥量淡。喀斯特高原槽谷经济林可以搭配中药材套种;土壤TK含量普遍较高,但土壤有机碳、TN和TP含量较低,因此,要注意将将林间套种和施肥管理技术相结合治理;另外,还需利用覆膜技术来改善土壤水分条件。在治理模式选择中需强化生境适宜性分析,因地制宜、因情施策,进一步提高不同治理模式的恢复成效。
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