三江源区山坡退化草地生态恢复技术应用效果及区域适应性评价

来源 :兰州大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:handsomenijun
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全球气候变化、人类过度活动的共同作用下,青藏高原三江源区高寒草地生态系统发生了严重的退化,使三江源区生态系统服务功能严重降低。为了扭转草地退化的态势,我国实施了“三江源生态保护和建设一期和二期工程”以及三江源国家公园建设等项目,其中退化草地的生态恢复是重要任务。近年来,三江源区大面积的草地退化发生在山坡地形,这给生态恢复技术的实施带来了困难。那么如何有效、可持续的在山坡上实施退化草地恢复技术,是当前三江源区生态建设的一个重要难题。因此,开展不同山坡坡度地形,不同退化程度,不同恢复技术效果评估是后续大范围开展山坡生态恢复工程的重要科学依据。论文以具有典型山坡退化草地特征的青海省玛沁县大武镇为研究区,选取轻度、中度和重度退化草地,在山坡退化草地分类分级的理论支撑下,在缓陡坡地进行自然修复、半人工草地补播和人工草地改建的生态恢复技术试验,通过连续两年(2018、2019年)的野外监测和实验室分析,探究山坡退化草地恢复对植被和土壤的影响,同时建立了效益评价指标体系,研究了三江源区山坡退化草地生态不同恢复技术应用效果。同时,利用土壤侵蚀模型(RUSLE)对研究区当前土壤侵蚀强度及分类分级进行研究,分析了山坡退化草地生态恢复模式的区域适应性。主要研究结果如下:第一部分,山坡退化草地恢复对植被、土壤的影响。(1)轻度退化草地(0-7°滩地;7-25°缓坡地;>25°陡坡地),实施自然修复技术后,两年内植被地上生物量、植被覆盖度、物种平均高度、物种丰富度、土壤全氮(0-10cm土层除外)均显著增加(P<0.05),土壤容重显著降低(P<0.05)。除土壤全钾外,坡度对其他植被和土壤指标均有极显著的影响(P<0.01)。坡度增加,土壤容重、速效磷、pH升高;植被地上生物量、植被覆盖度、物种平均高度、物种丰富度、土壤有机碳、全氮、全磷降低(P<0.05)。同时,恢复时间和坡度对植被覆盖度、物种平均高度、土壤容重、全钾、全氮、速效氮、速效磷含量均有极显著的交互作用(P<0.01)。(2)中度退化草地(0-7°滩地;7-25°缓坡地;>25°陡坡地),实施半人工草地补播后,两年内植被地上生物量、植被覆盖度、物种平均高度、物种丰富度、土壤有机碳均显著增加(P<0.05),土壤容重和pH显著降低(P<0.05)。除物种丰富度和土壤全钾外,坡度对其他群落和土壤指标均有极显著的影响(P<0.01)。坡度增加,土壤容重和pH升高;植被地上生物量、覆盖度、物种平均高度、土壤全磷、速效氮、速效磷降低且变化差异显著(P<0.05)。(3)重度退化草地(0-7°滩地;7-25°缓坡地;>25°陡坡地),实施人工草地改建技术后,两年内植被地上生物量、植被覆盖度、物种平均高度、物种丰富度、土壤含水量均显著增加(P<0.05),土壤pH降低。除了物种平均高度、物种丰富度和土壤全钾外,坡度对其他植被和土壤指标均有极显著的影响(P<0.01)。坡度增加,土壤容重升高,植被地上生物量、植被覆盖度和土壤指标均显著降低(P<0.05)。第二部分,不同生态恢复技术应用效果分析。(1)对0-7°的滩地和7-25°的缓坡地实施自然修复、半人工草地补播和人工草地改建的三种恢复技术后,植被地上生物量、植被覆盖度(与恢复第一年相比)、土壤综合质量指数(与未恢复相比)的变化量从高到低依次为人工草地改建技术、半人工草地补播技术和自然修复技术;投入产出比从高到低依次为自然修复技术、人工草地改建技术和半人工草地补播技术(滩地:1.53、1.11、0.97;缓坡地:1.05、0.97、0.75)。(2)对>25°的陡坡地实施自然修复、半人工草地补播和人工草地改建的恢复技术后,植被地上生物量、植被覆盖度(与恢复第一年相比)、土壤综合质量指数(与未恢复相比)的变化量从高到低依次为半人工草地补播技术、人工草地改建技术和自然修复技术;投入产出比从高到低依次为自然修复技术、半人工草地改建技术和人工草地补播技术(0.88、0.64、0.56)。(3)整个生态项目的实施,为周边牧民创收18.25万元(RMB),对生态恢复项目支持度的调查中,82%的周边牧民对项目表示极度认可。第三部分,生态恢复技术区域适应性评价(1)通过RUSLE的综合计算,大武镇土壤侵蚀模数最小值为0,最大值为591.2 t?hm-2?a-1,平均值为106.3 t?hm-2?a-1,其中中部地区土壤侵蚀量较小,北部、南部、西南部地区土壤侵蚀量较大。(2)大武镇土壤侵蚀强度分布与坡度分布变化基本一致。坡度在0-7°、海拔高度在3700-3900m的滩地区域土壤侵蚀强度以微度和轻度侵蚀为主,面积占比约为30%。坡度在7-25°、海拔高度在3900-4300m的缓坡地区域土壤侵蚀强度以极强烈和剧烈侵蚀为主,面积占比约为50%。该区域的土壤侵蚀量在整个大武镇区域为最高。坡度在25°以上,海拔高度在4300m以上的陡坡地区域土壤侵蚀强度以剧烈侵蚀为主,面积占比约为9%。(3)大武镇缓坡地和陡坡地区域土壤侵蚀极为严重,滩地区域土壤侵蚀较轻微。根据坡度和土壤侵蚀强度分布图,确定滩地、缓坡地和陡坡地位置及土壤侵蚀强度,根据不同退化程度在缓陡坡地实施自然修复、半人工草地补播和人工草地改建的恢复技术,可以有效指导大武镇下一步的山坡退化草地恢复工作。总结:坡度是影响山坡退化草地生态恢复投入和效果的最重要的因素之一,在不同坡度分级下,滩地的恢复效果最理想。在缓坡退化草地实施的生态恢复技术中,人工草地改建技术的恢复效果最理想,在陡坡退化草地实施的生态恢复技术中,半人工草地补播技术的恢复效果最理想。由坡度和土壤侵蚀强度分布图,确定滩地、缓坡地和陡坡地位置及各自区域的土壤侵蚀强度,可以更有效的指导大武镇的山坡退化草地恢复工作。
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