论文部分内容阅读
目前国内边坡生态修复技术的发展已经呈现出百花齐放的局面,但边坡生态修复工作多集中于坡面植被的重建,而对边坡生态恢复中后期土壤生境状况如结构稳定性、肥力、碳库特征等方面关注度不够,不利于边坡生态修复工作的有效性、长效性,以及双碳背景下边坡生态修复理念向碳汇转型。鉴于此,本研究选取典型生态修复技术修复边坡为研究对象,主要包含植被混凝土生态防护技术（CBS）、植生水泥土生境构筑技术（VCS）、仿植被混凝土植被恢复技术（CCBS）、高次团粒植被恢复技术（CS）、客土喷播技术（TBS）,以及不同恢复年限（1a、3a、5a、18a）CBS修复边坡为研究对象,研究了土壤团聚体组成和稳定性、有机碳含量及易氧化有机碳组分、碳库管理指数及固碳潜力等对边坡生态修复的响应。在评价边坡生态恢复效果的同时,分析了团聚体稳定性和有机碳库间的联系,为深入研究边坡生态修复后土壤质量和碳库变化提供基础数据,并为我国边坡生态修复工作理念向碳汇转型提供理论支撑。获得的主要研究结论如下:（1）CBS、VCS-CBS、CCBS、CS、TBS、NR生态恢复边坡风干土壤团聚体均以＞5mm粒径为主,以0.5～0.25mm粒径含量最少,整体上均呈现随粒径减小呈现左高右低的“V”形分布。大团聚体含量R0.25相较于裸露边坡,增加范围在19.79%～30.59%,生态恢复可以显著促进边坡土壤大团聚体的形成。LB湿筛法三种破碎机制处理下,各典型生态恢复边坡土壤团聚体分布差异较大。R0.25FW、R0.25WS、R0.25SW变化范围分别为28.24%～65.37%、56.11%～83.44%、75.58%～94.7%,整体上表现为R0.25SW＞R0.25WS＞R0.25FW。进一步从团聚体稳定性指标分析,团聚体破坏率PAD5和PAD0.25三种破碎机制处理下均表现为FW＞WS＞SW,平均质量直径MWD值表现为D＞FW＞WS＞SW,相对消散指数RSI＞相对机械破碎指数RMI。各生态恢复边坡土壤团聚体破碎的主要机制为暴雨条件产生的消散作用,其次是雨滴打击或径流剪切产生的机械破坏力,慢速湿润下粘粒非均匀膨胀作用对团聚体产生的破坏力最小。随着恢复年限的增加,C BS边坡土壤团聚体在LB法处理下PAD5和PAD0.25均表现为FW＞WS＞SW,MWD均表现为D＞SW＞WS＞FW,团聚体破碎机制并不随年限变化而发生变化。同时,RSI随着恢复年限的增加逐渐数倍于RMI,显示植被混凝土生态恢复边坡土壤团聚体对消散作用的敏感程度逐年增加。（2）不同生态修复技术恢复边坡全土有机碳变化范围为7.07g/kg～24.4g/kg,相较于CK,CBS、VCS-CBS、CCBS、CS、TBS样地土壤有机碳含量分别是其3.25、2.66、1.78、5.75、3.05倍。对照全国土壤普查养分含量分级标准,各植被恢复模式样地土壤有机碳含量均未达到很丰富状况,仅有CS和NF样地土壤有机碳含量为丰富状态,CBS、VCS-CBS、TBS样地土壤有机碳含量达到了中等状况,CCBS、NR样地土壤有机碳含量为缺乏状态,CK样地土壤有机碳为极缺乏状况。土壤易氧化有机碳ROC含量变化范围为3.37～20.29g/kg。相较于裸露边坡,CBS、VCS-CBS、CCBS、CS、TBS、NR边坡土壤ROC含量分别提升了195%、148%、70%、469%、183%、43%。从易氧化有机碳组分而言,高氧化活性有机碳（F1）、中氧化活性有机碳（F2）、低氧化活性有机碳（F3）和惰性有机碳组分（F4）有所差异,且F1和F2组分均高于F3和F4组分,同时F1和F2组分占TOC的比例显著高于F3和F4组分占TOC的百分数。（3）不同恢复年限CBS修复边坡全土有机碳变化范围为10.82g/kg～18.47g/kg,随着恢复年限的增加,呈现出先降低后增加的趋势。不同恢复年限CBS修复边坡土壤易氧化有机碳含量变化范围为7.22g/kg～17.70g/kg,随着恢复年限的增加,ROC含量逐渐减少。F1和F2组分随恢复年限的增加逐渐减少,F3组分随恢复年限的增加逐渐增加,F4组分在植被恢复前期无显著变化,植被恢复后显著增加。这意味着扰动边坡修复达到了一定年限,固碳能力在逐渐增强,而时效性肥力在逐渐降低。（4）各典型生态恢复边坡碳库管理指数CMI变化范围为308～1403.74,从大到小排序为CS＞TBS＞CBS＞VCS-CBS＞CCBS＞NF＞NR,人工生态修复措施对边坡有机碳库质量的提升具有显著的促进作用,且优于自然恢复模式。相较于裸露边坡,固碳指数RI均有较为显著的提升,但略低于自然恢复模式,和天然马尾松林间差距较大。不同恢复年限CBS边坡碳库管理指数CMI变化范围为362.48～1042.01,从大到小排序为CBS1＞CBS3＞CBS5＞CBS18,呈现随恢复年限增加而减小的趋势。整体而言,固碳指数RI1和RI2均表现为随着恢复年限的增加而增加,这意味着植被混凝土生态防护技术恢复的边坡土壤固碳能力在逐步提升。