滇池东大河小流域土壤侵蚀及养分流失的同位素示踪研究

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土壤侵蚀是全球最主要的生态环境问题之一,其生态破坏后果严重,同时制约着社会和经济的快速发展。滇池作为云南省境内第一大淡水湖,流域内水土流失问题严重,受到各界的广泛关注,解决水土流失问题,恢复当地生态环境已成当务之急。从小流域尺度上探究不同土地利用类型下的土壤侵蚀及养分流失特征,能够为当地土地利用变化对滇池流域面源污染及土地退化的影响研究提供可靠的参考依据,对减缓生态压力、改善生态环境、评价退耕还林以来的水土保持效益具有重要的现实意义。本研究选取滇池南部的东大河小流域为研究靶区,通过137Cs、210Pbex双同位素联合示踪技术对该流域内土壤侵蚀进行定量分析及评价,旨在探究不同土地利用下的土壤侵蚀特征,并在土壤侵蚀的基础上,与养分流失相结合,揭示不同土地利用类型对土壤侵蚀及养分流失的影响,并通过土壤养分含量化学计量特征反映土壤质量现状。主要研究结果如下:(1)基于137Cs、210Pbex背景值模型、采样方法及背景值剖面特征,确定了东大河小流域137Cs、210Pbex背景值分别为972.05Bq·m-2;22161.24Bq·m-2。不同土地利用类型对土壤侵蚀具有一定的影响,210Pbex示踪的侵蚀模数略高于137Cs示踪结果,但两种同位素示踪土壤侵蚀结果吻合度较高。不同土地利用类型中平均土壤侵蚀模数表现为耕地(1637.01t·km-2·a-1)>撂荒地(1121.23t·km-2·a-1)>草地(962.65t·km-2·a-1)>林地(673.15t·km-2·a-1)的规律,其中林、草地中出现了沉积,表明林、草地具有较好的水土保持效果,有利于流域内的生态恢复。此外,流域内不同土地利用类型的总侵蚀量主要受土地利用类型的面积影响。除部分耕地处于中度侵蚀状态外,其他3种土地利用类型均处于中度侵蚀以下,但平均侵蚀模数仍旧高于当地容许土壤侵蚀量,土壤侵蚀现象依然严重。(2)林、草地侵蚀主要受自然因素的影响,在10~25°坡度范围内,林、草地中侵蚀模数较大,在耕地中,土壤侵蚀模数与坡度呈明显的正相关关系;林地中植被覆盖度小于0.4时,侵蚀较为严重,因此在退耕还林工程实施过程中,应优先退耕坡度较大的耕地,并且适当加强10~25°坡度范围内的山坡防护,并对植被覆盖度较低的地区采取适当密植的措施。(3)不同土地利用类型对土壤养分含量分布和流失量具有一定影响,其中总有机碳(TOC),总氮(TN)相关性较为显著,在不同土地利用类型中的流失规律也均表现出耕地>草地>撂荒地>林地的规律,总磷(TP)与TOC、TN流失规律不同并且与二者的含量并无显著相关性,TP在4种土地利用类型中的流失规律为:耕地>撂荒地>草地>林地。表明在东大河小流域内,土壤TP的分布特征与迁移规律与TOC、TN不同。3种养分流失与土壤侵蚀具有较好的线性相关关系,土壤侵蚀对养分流失影响较大。林地中的土壤侵蚀以及3种养分的流失量均为最小,反映出林地对土壤侵蚀及养分流失减缓作用明显,有必要继续推广退耕还林工程。4种土地利用类型中,除草地土壤TP处于4级水平外,其他养分均处于3级以上水平,表明土壤虽受侵蚀影响但养分状况仍相对良好。(4)土壤碳氮比(C/N)、氮磷比(N/P)、碳磷比(C/P)数值较低,表明在各种用地类型中,土壤能够为植物生长提供充足的氮素供应,且在生长过程中主要受氮素影响;土壤中有机质矿化速率较快,磷的有效性较高。综上表明流域内虽存在土壤养分流失现象,但土壤养分供应水平相对较好。
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