西南岩溶槽谷退耕还草对侵蚀与沉积区土壤团聚体稳定性的影响及意义

【字体: 时间:2025年04月22日 来源:CATENA 5.4

编辑推荐:

  在岩溶地区,土壤团聚体稳定性受多种因素影响,退耕还草对其影响尚不明确。研究人员以西南岩溶槽谷为对象,开展退耕还草对侵蚀和沉积位点土壤团聚体稳定性影响的研究。结果表明退耕还草能增强稳定性,该研究为土地利用管理提供指导。

  在地球的生态系统中,土壤就像一座隐藏在地下的 “宝藏库”,支撑着无数生命的生存与繁衍。土壤团聚体作为土壤的基本结构单元,对维持土壤的物理、化学和生物学特性起着关键作用,而土壤团聚体稳定性则是衡量土壤结构好坏和抗侵蚀能力的重要指标。然而,在全球范围内,农业的高强度发展使得约 33% 的耕地土壤质量下降,土壤团聚体变得不稳定,每年因土壤有机碳(SOC)矿化释放出 1 - 2Pg 的 CO2,给生态环境带来巨大压力。
在我国西南地区,分布着大量的岩溶地貌。这里的岩溶槽谷有着独特的双层水文结构,即地表和地下系统,生态环境极为脆弱。过去几十年间,为满足人口增长带来的粮食需求,大量森林和草地被开垦为农田,这一行为加剧了土壤侵蚀和岩溶石漠化问题,严重影响了区域的经济发展和生态安全。为应对这一严峻挑战,1999 年我国政府启动了 “退耕还林还草”(“Grain for Green”)工程,旨在改善生态脆弱地区的土壤侵蚀和土地退化状况。尽管这一政策在增加植被覆盖和 SOC 输入方面取得了一定成效,但它对土壤团聚体稳定性的影响却存在争议。

此外,岩溶槽谷中的侵蚀位点和沉积位点对土壤团聚体稳定性有着重要影响。在侵蚀位点,地表径流会冲走大量的大团聚体,破坏土壤中的有机质 - 粘粒复合体;而在沉积位点,有机 - 无机沉积物不断积累,有助于提高土壤团聚体稳定性。然而,由于岩溶地区特殊的地质和地貌条件,目前对于退耕还草后土壤团聚体稳定性在侵蚀和沉积位点的变化机制仍不清楚。为了深入了解这些问题,来自国内的研究人员开展了相关研究,研究成果发表在《CATENA》上。

研究人员选择了位于中国重庆西部的青木关岩溶槽谷地区作为研究区域。该地区属湿润亚热带季风气候,年平均降水量为 1100mm,年平均气温为 18°C。研究人员在岩溶槽谷的侵蚀位点(包括顺坡和逆坡)和沉积位点,分别采集了退耕还草地和农田的土壤样本。通过分析土壤的理化性质,如土壤容重(BD)、SOC、总氮(TN)、总磷(TP)等,以及与土壤团聚体稳定性相关的指标,如平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、团聚体破坏率和土壤可蚀性因子等,并运用偏最小二乘路径模型(PLS - PM),揭示了退耕还草、侵蚀和沉积位点与土壤团聚体稳定性之间的关系。

退耕还草对侵蚀和沉积位点土壤理化性质的影响


研究发现,退耕还草显著影响了侵蚀和沉积位点的土壤理化性质(P <0.05)。侵蚀位点的 BD、TN 和 MWD 显著低于沉积位点(P < 0.05)。与农田相比,退耕还草地的 SOC、大团聚体(>0.25mm)比例和 MWD 分别显著增加了 31.78%、65.86% 和 204.69%。同时,退耕还草地的 SOC 和 CP 含量比农田更高,而 NCP 和 TN 含量则有所下降。

土壤理化性质与土壤团聚体稳定性的关系


在侵蚀位点,SOC、TN 和 TP 与土壤团聚体稳定性呈显著正相关(P < 0.05)。这表明,这些土壤理化性质的改善有助于提高土壤团聚体稳定性。通过 PLS - PM 模型分析发现,侵蚀和沉积位点以及退耕还草都对土壤团聚体稳定性有显著影响。

研究结论与意义


该研究表明,退耕还草通过改善土壤理化性质(SOC 增加约 32%)、提高大团聚体比例和促进土壤孔隙度的增加,显著增强了西南岩溶槽谷地区的土壤团聚体稳定性。相比之下,农田频繁的机械耕作破坏了土壤结构,导致大团聚体破碎,降低了土壤团聚体稳定性(MWD 下降)。

这项研究为深入理解 “退耕还林还草” 工程在岩溶石漠化背景下的生态效应提供了重要依据。它有助于完善岩溶石漠化治理策略,巩固 “退耕还林还草” 工程的生态成果,为岩溶槽谷地区土地的合理利用和管理提供了科学指导,对制定更有效的生态恢复策略和土壤保护政策具有重要意义。

相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号