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喀斯特峰丛洼地广泛分布于我国西南部,由于特殊的地质和气候背景,生态环境十分脆弱。近年来随着喀斯特地区人口的增加和社会经济的发展,不合理的土地开发导致土壤退化、石漠化、山体滑坡、岩溶干旱等生态环境问题日益严重。为了探讨峰丛洼地系统土壤矿质养分的空间分布规律及其与环境因素的关系,合理指导喀斯特地区生态重建,本文以桂西北环江毛南族自治县为例,利用经典统计学和地统计学方法,研究了土壤矿质养分在峰丛洼地系统不同生境的空间变异特征和相关关系。
(1)研究区域的选定是根据典型喀斯特峰丛洼地脆弱生态环境破坏机理选择的,在三个不同演绎阶段的区域,代表土壤受干扰的不同程度,石漠化综合治理人工林位于广西环江毛南族自治县下南乡古周村,由于干扰强烈,使得水土流失、石漠化趋势明显,导致生态环境十分脆弱;次生林处于自然恢复阶段,位于中国科学院喀斯特生态研究观测站,虽然恢复了22年,但仍处于草丛和草灌阶段,属典型的桂西北喀斯特峰丛洼地人为干扰自然恢复区,土层较薄,一般为10~50cm;原生林研究区位于木论喀斯特自然保护林区,木论喀斯特森林保护区属于中亚热带石灰岩区常绿落叶阔叶混交林生态系统,是世界上喀斯特地貌区幸存连片面积最大,完好性保存最佳,原始性最强的喀斯特森林。对三个研究区域进行野外观测、取样和实验室分析,实验方法采用《森林土壤矿质全量(二氧化硅、铁、铝、钛、锰、钙、镁、磷)分析方法》GB7873-87。
(2)从喀斯特峰丛洼地土壤的主要6个矿质元素指标(硅、铁、铝、钙、镁和锰)来研究矿质养分在不同生态重建的演绎阶段的空间分布情况,和空间自相关关系,主要从随机影响因素,包括不合理土地利用、施肥管理等因素,和结构影响因素,包括土壤形成的母质、气候、地形等因素出发,研究干扰对土壤矿质元素迁移和流失的影响。
(3)影响因素的不同,喀斯特峰丛洼地土壤矿质元素的空间变异不同,空间自相关性也存在差异。根据经典统计分析发现,不同生态研究区域的土壤矿质元素含量整体存在差异,空间变异很明显,分布规律服从正态或对数正态分布。从土壤矿质元素的空间分布图来看,矿质元素在喀斯特地区的空间变异非常显着,高值区和低值区之间在空间上发生突变,随机因素对矿质元素的空间分布扰动很大,从空间分布图来看,在干扰强烈的区域,矿质元素的空间分布很零碎,而随着干扰的减弱,分布的相关规律清晰的呈现出来。