论文部分内容阅读
基于湘西自治州是典型的喀斯特石漠化区域,喀斯特石漠化是一种严重的土地退化。石漠化土地退化过程中存在社会经济反馈、动力反馈和生物原反馈等多层次反馈结构。对于湘西石漠化地区土地退化评价与经济损失核算研究可以了解湘西石漠化土地退化形成原因,以及明确土地退化过程和植物与土壤理化性质之间的相关联系,并分析土地退化过程中养分损失现状,为植被的修复和生态环境的恢复具有重要意义。本文通过对张家界市慈利县的典型石漠化区域进行调查,选取具有代表性的石漠化等级的样地:轻度石漠化区、中度石漠化区、重度石漠化区和未发生石漠化区4种类型(共12个调查区),结合调查区域内土壤、植被、气候、生物、地形地貌等因子的调查,运用主成分分析、灰色关联分析和加权关联度公式等,主要研究了不同石漠化类型土壤性质的差异、植物多样性特征、以及气候和地形地貌特征,筛选出影响石漠化地区土地退化的最小数据集,并针对不同石漠化等级进行土地退化综合评价,以及通过养分损失的经济核算预估出不同石漠化等级的经济损失。主要研究结论如下:(1)不同石漠化类型土壤物理性质指标均具有显著性差异(p<0.05)。随着石漠化的演替,石漠化等级的加深,土壤容重渐趋紧致,土壤含水能力、孔隙度和持水能力逐渐减弱,土壤机械组成粘粒和粉粒的含量逐渐减少,而砂粒含量逐渐增加。说明随着石漠化程度的加深会导致土壤容重增大,土壤趋紧,土壤总体的持水能力、涵养水源能力下降,土壤质地发生显著改变。(2)不同石漠化类型土壤化学性质指标:pH、有机质、全氮、全磷和全钾的含量均具有显著性差异(p<0.05)。随着石漠化的演替,石漠化等级的加深,土壤pH、有机质、全氮、全磷和全钾的含量均有明显的下降,其中重度石漠化区分别比对照降低了20.94%、79.26%、53.63%、54.14%和26.34%,而对照和轻度石漠化区土壤pH、全氮、全磷和全钾的含量无显著性差异。说明随着石漠化程度的加深,土壤肥力会受到水土流失因素的显著影响,土壤整体肥力质量下降,尤其是重度石漠化区的情况更加显著。(3)随着石漠化等级的加深,土壤肥力综合得分呈降低的趋势且变化幅度较为明显,其中,潜在石漠化区(对照)土壤肥力综合得分最大为1.2067,其次是轻度石漠化区,其土壤肥力综合得分为0.1933,中度石漠化区土壤肥力综合得分为-0.6633,重度石漠化区土壤肥力综合得分最低为-0.7467,其土壤肥力综合得分的大小顺序为:对照>轻度>中度>重度。(4)不同石漠化类型植物种类和数量间存在较大差异,在植物种类表现为:轻度>对照>中度>重度,在植物数量表现为:对照>轻度>中度>重度。不同石漠化类型植物Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Pielou指数均存在极显著性差异(p<0.01),其中轻度、中度和对照石漠化类型均显著高于重度石漠化类型。不同石漠化类型植物Shannon-Wiener指数和Simpson指数具有一致的变化趋势,轻度最高,分别为:2.75和3.75,而中度和对照之间无显著性差异,重度显著低于其他三种石漠化类型。Pielou指数表现为:轻度和对照石漠化类型显著高于重度石漠化类型,且中度石漠化类型与其他三种石漠化类型之间均无显著性差异,重度最低为0.76。说明随着石漠化程度的加深,植物无论从种类、数量和多样性指数上看,都逐步减小,在进行土地退化的恢复过程中,尤其应该加强对重度石漠化区域植物多样性的保护。(5)植物多样性指数与土壤理化性质相关性表明,不同石漠化类型植物多样性指数与土壤物理性质间有显著的相关性(p<0.05)。其中。Shannon-Wiener指数(SW)和Simpson指数(SI)均与土壤粘粒含量、pH值、全氮、全磷和全钾的含量具有显著正相关关系,而与含水量、土壤容重和砂粒含量、具有显著负相关关系。Pielou指数(PI)与土壤毛管孔隙度、pH值、全氮和全磷的含量具有显著正相关关系,而与砂粒含量具有显著负相关关系。(6)对湘西石漠化地区土地退化的19个指标,包括:物理、化学和植物多样性指标进行筛选,建立了能够代表湘西石漠化地区域土地退化功能的最小数据集指标:全钾、土壤容重、有机质、总孔隙度、粘粒、Pielou指数和含水量,共7个指标。根据关联度加权公式,计算出不同石漠化类型关联度值,即土地退化综合评价值。其中,对照条件下土地退化综合评价值最大为0.88,显著高于其它石漠化类型,轻度次之为0.49,显著高于重度,而中度石漠化类型与轻度和重度间无显著性差异,重度石漠化类型土地退化综合评价值最小为0.41,土地退化综合评价值的大小顺序为:对照>轻度>中度>重度。(7)不同石漠化类型土壤养分总的损失价值存在显著性差异(p<0.05),尤其是重度石漠化区域,土壤养分总的损失价值显著高于其它石漠化区域。重度石漠化区域土壤养分总的损失价值为23225.51×104元,中度和轻度石漠化区域土壤养分总的损失价值分别为123 1 7.08×104元和8256.95×104元,对照处理下土壤养分总的损失价值最低为6659.87×104元,显著低于其他石漠化区域。与对照相比,轻度、中度和重度石漠化区域中土壤养分总的损失价值分别高了23.98%、84.94%和248.74%。