元谋干热河谷冲沟发育区植被恢复对土壤理化性质的影响

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冲沟侵蚀属于土壤侵蚀的主要类型之一,往往有较快的切割速度及较大的侵蚀量,常导致土壤严重退化。元谋干热河谷冲沟发育区的治理方法主要是通过封禁使植被自然恢复,但随着沟道植被的持续恢复,以及在冲沟强烈的侵蚀/沉积引起地形显著起伏变化的综合作用下,沟道土壤理化性质的变化趋势有待进一步研究。本研究选择元谋干热河谷一条典型冲沟,在沟内随机均匀地选取81个样方,分别在2012年(封禁初期)、2017年和2020年的旱季初期,监测样方的植被指数(包括植被盖度、株数、株高等)、侵蚀/沉积过程引起的地表高程变化,以及样方点的土壤理化性质。主要研究结果如下:(1)沟道内主要有孔颖草、扭黄茅和车桑子等灌草植被,以及以新银合欢为主的小乔木。封禁后随着植被自然恢复,植物种类及数量都在增加,三期调查的样方平均植被盖度分别42.53%、54.56%、42.86%,而且沟床表面径流冲刷范围内的植被恢复效果最明显。植被生长状况与地形因子密切相关,以25°坡度为界,植被盖度随坡度的变化趋势相反。(2)三期样方高程数据显示,冲沟发育区样方以沉积为主,2017和2020年的沉积样方分别为77.78%和60.26%。与2012-2017年相比,2017-2020年间沟道样方的年均沉积厚度减少了1.3 cm,说明该沟道逐渐趋于稳定状态。冲沟侵蚀沉积过程还导致土壤颗粒级配发生粗化,沟床表面径流冲刷范围内三期样方点平均砂粒百分比分别为63.17%、66.88%、69.5%。且土壤砂粒百分比与植被盖度呈反比,而粉粒百分比与植被盖度成正比。(3)随着植被恢复,土壤p H和碱解氮含量呈增加趋势,土壤全氮、全碳、速效磷、速效钾含量呈先减小,后增加的趋势。可能由于冲沟沟道剧烈的侵蚀/沉积影响,导致土壤全氮、全碳、速效钾含量的增加趋势不明显。在2020年调查的不同地貌部位中,集水区的土壤全碳、全氮、C/N、全钾含量较高。沟道沉积样方剖面的土壤化学性质变化趋势与土壤机械组成变化趋势相同。(4)将影响土壤碳、氮的因素进行拟合发现,土壤全碳、全氮含量分别与植被盖度和土壤粉粒百分比存在正相关,而与样方高程变化存在负相关,说明在冲沟侵蚀区较为剧烈的高程变化对土壤碳氮的影响不容忽视。将这几个影响因素拟合成一个多元回归方程,结果显示其相关性相较于单因素拟合更为显著,且两期数据的拟合结果较为一致,可以进一步证明该研究结论。研究有助于揭示植被持续恢复和冲沟剧烈发育对土壤理化性质的综合影响,并为干热河谷冲沟退化生态系统的综合治理提供支持。
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