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摘要:以贵州花江石漠化生态治理示范区为监测点,运用野外调查取样方法和实验室分析,对石漠化治理优势物种花椒进行监测,旨在查明不同等级石漠化样地花椒生长状况,为石漠化治理恢复重建提供理论支撑。结果表明,随着治理年限的增加,强度、中度、轻度石漠化样地花椒树的总高度、总地径、总冠幅均呈上升趋势,只是上升的幅度有所差异,潜在石漠化样地这些数值则呈下降趋势,这与部分样地被人为毁林开荒有关。强度、轻度石漠化样地草本生物量均呈上升趋势,中度和潜在石漠化样地则呈下降趋势,草本生物量数量依次表现为潜在石漠化样地<强度石漠化样地<中度石漠化样地<轻度石漠化样地。花椒生物量除潜在石漠化样地呈下降趋势外,强度、中度、轻度石漠化样地均呈上升趋势。在综合治理过程中,强度、中度、轻度石漠化样地受人为干扰较少,潜在石漠化样地受人为干扰较大。因此,要加强对石漠化治理示范区样地的保护。
关键词:石漠化;治理;花椒;监测;保护
中图分类号: S157文献标志码: A
文章编号:1002-1302(2016)12-0494-02
收稿日期:2016-02-21
基金项目:国家重点研发计划(编号:2016YFC0502607);贵州省科技计划重大专项(编号:黔科合重大专项字[2014]6007号)。
作者简介:郭杰(1990—),男,黑龙江绥化人,硕士,主要从事喀斯特生态建设与区域经济研究。E-mail:gj512217@163.com。
通信作者:熊康宁,教授,博士生导师,主要从事喀斯特地貌与洞穴、世界自然遗产申报与保护、资源与环境及石漠化生态治理研究。E-mail:xiongkn@163.com。
我国西南喀斯特地区以贵州为中心,面积达50多万km2,是全球三大喀斯特集中連片区中面积最大、喀斯特作用发育最强烈的典型地区[1]。由于生态环境脆弱和人类不合理的开发利用,产生了石漠化景观。石漠化主要表现为地表植被遭受破坏,土壤严重侵蚀,基岩裸露或砾石堆积,土地生产力严重下降,地表出现类似荒漠景观的土地退化过程和现象[2]。贵州石漠化主要分布在喀斯特峰丛山区人地矛盾突出的溶丘区,珠江上游——花江大峡谷就是典型的石漠化区[3]。恢复植被是石漠化治理的关键环节,植物覆盖率的高低可以直观反映石漠化治理的成效[4]。花椒是花江石漠化生态治理示范区内石漠化治理的优势物种,顶坛模式的先锋植物,它在不同等级石漠化样地生长状况直接影响着石漠化治理的程度和当地的经济发展。目前,关于不同等级石漠化花椒生长状况的研究文献较少,本研究通过对花江峡谷顶坛小流域石漠化样地2013年4月和2014年4月花椒生长状况的对比分析,以期反映该地区石漠化治理的真实状况。
1材料与方法
1.1研究区自然状况
花江石漠化生态综合治理示范区位于贵州省西南部关岭县和贞丰县交界处的北盘江花江段河谷两岸,位于 105°36′30″~105°46′30″E、25°39′13″~25°41′00″N,总面积47.91 km2。[JP2]属中亚热带低热河谷,年均降水量1 100 mm,5—10月降水量占全年总降水量的83%,冬春旱及伏旱严重。年均温 18.4 ℃,年总积温达6 542.9 ℃,花江峡谷海拔850 m以下为南亚热带干热河谷气候,海拔900 m以上为中亚热带河谷气候。河谷地年均气温20.3 ℃,年均极端最高温 35.5 ℃,年均极端最低温8.7 ℃[5]。成土母岩主要是白云质灰岩、泥质灰岩,其次是白云岩,土壤类型主要是黑色石灰土、黄色石灰土,植被稀疏,从整体上看属于中强度石漠化地区[6]。
1.2研究方法
1.2.1样地调查花江示范区顶坛小流域按照强度、中度、轻度、潜在4个石漠化等级[7],每个石漠化等级设置3个样地。每个样地大小为20 m×10 m,每年4、8、12月对样地内花椒高度、冠幅、胸径、叶绿素含量进行测量,草本生物量采用全割法,装袋标记拿回实验室进行处理计算。
1.2.2生物量测定方法用烘干恒重法测定样品的干物质,计算每个样方草本植物的生物量[8]。计算公式:
[JZ]草本生物量:W草=M/S。
式中:W草为草本生物量(g/m2),M为草本干质量(g),S为采样面积(m2)。
[JZ]花椒生物量[9]:W灌=0.049 5(D02H)0.074 0。
式中:W灌为地上部分生物量(g/m2),D0为植物平均地径(cm),H为植物平均高度(cm)。
2结果与分析
2.1石漠化治理区花椒树数量及性状变化
根据2013年4月、2014年4月花江石漠化综合治理示范区生态监测数据,2014年与2013年相比,强度、中度、潜在石漠化样地花椒树数量有所增加(图1),其中潜在石漠化增加最为明显;而轻度石漠化样地花椒树数量则略有下降。强度、中度、轻度石漠化样地花椒总高度、总地径、总冠幅均呈上升趋势(图2、图3、图4),上升幅度为中度石漠化样地>强度石漠化样地>轻度石漠化样地,潜在石漠化样地花椒总高度、总地径、总冠幅则呈下降趋势,主要是因为潜在石漠化样地之一的026样地(表1)存在着部分高大花椒树被人为砍伐、毁林开荒现象,虽然又有新的小花椒树补充,但难以阻止花椒树整体状况下降。
[FK(W10][TPGJ1.tif]
[FK(W9][TPGJ4.tif]
2.2花椒树生物量变化
2.2.1草本生物量2014年4月与2013年4月样本生物量比较,强度、轻度石漠化样地草本生物量均呈上升趋势,中度、潜在石漠化样地草本生物量则呈下降趋势,且草本生物量数量为潜在石漠化样地<强度石漠化样地<中度石漠化样地<轻度石漠化样地(图5)。由于中度石漠化3片样地之一的004样地是一片花椒林,受经济利益驱动,农民过分注重花椒的生长,进而铲除林下草本植物,草本植物小生境遭到破坏,使[CM(25]其数量及质量降低,生物量减少[10];潜在石漠化样地则由于026样地人为破坏严重,导致草本生物量下降。 2.2.2[JP2]花椒生物量
强度、中度、轻度石漠化样地花椒生物量均呈上升趋势,潜在石漠化样地花椒生物量则下降(图6),下降的主要原因是毁林开荒,导致高大花椒数量下降,虽有小花椒补充,但平均地径和平均高度降低,而花椒生物量与平均地径、平均高度呈正相关,从而计算出的花椒生物量数值下降。
3结论与讨论
随着治理年限的增加,强度、中度、轻度石漠化样地花椒树的总高度、总地径、总冠幅均呈上升趋势,只是上升的幅度有所差异,潜在石漠化样地这些数值则呈下降趋势,这与部分样地被人为毁林开荒有关;强度、轻度石漠化样地草本生物量均[CM(25]呈上升趋势,中度、潜在石漠化样地则呈下降趋势,且草本[CM)]
[TPGJ6.tif]
生物量数量表现为潜在石漠化样地<强度石漠化样地<中度石漠化样地<轻度石漠化样地;花椒生物量除潜在石漠化样地呈下降趋势外,强度、中度、轻度石漠化样地均呈上升趨势。
强度、中度、轻度石漠化样地人为干扰较少,花椒生长状况良好,石漠化治理显著,潜在石漠化人为干扰较强,花椒覆盖率呈下降趋势。为了进一步加强石漠化的治理,要提高当地居民的保护意识,减少人为因素对石漠化治理区的破坏。
本研究通过花椒来反映石漠化治理的状况主要是因为花椒在当地种植面积大、范围广,在各等级石漠化样地均有分布,植物生长状况、土壤理化性质、土壤动物分布等因子都可以反映石漠化治理的效果,今后将通过更多角度加强对石漠化治理的综合评价。
参考文献:
[1]刘丛强. 生物地球化学过程与地表物质循环:西南喀斯特土壤-植被系统生源要素循环[M]. 北京:科学出版社,2009.
[2]李松,熊康宁,王英,等. 关于石漠化科学内涵的探讨[J]. 水土保持通报,2009,29(2):205-208.
[3]滕建珍,苏维词,廖风林. 贵州北盘江镇喀斯特峡谷石漠化地区生态经济治理模式及效益分析[J]. 中国水土保持科学,2004,2(3):70-74.
[4]苏维词. 中国西南岩溶山区石漠化的现状成因及其治理的优化模式[J]. 水土保持学报,2002,16(2):29-32.
[5]张晓珊,任朝辉. 贵州喀斯特峡谷退耕还林示范区生态经济效益监测与评价初探[J]. 贵州林业科技,2006,34(4):42-46.
[6]刘方,王世杰,刘元生,等. 喀斯特石漠化过程土壤质量变化及生态环境影响评价[J]. 生态学报,2005,25(3):639-644.
[7]熊康宁,黎平,周忠发,等. 喀斯特石漠化的遥感-GIS典型研究——以贵州省为例[M]. 北京:地质出版社,2002.
[8]张显理,胡天华,王巧荣,等. 贺兰山春季草本植物生物量研究[J]. 农业科学研究,2005,26(3):4-6.
[9]喻理飞,朱守谦,叶镜中,等. 退化喀斯特森林自然恢复过程中群落动态研究[J]. 林业科学,2002,38(1):1-7.
[10]吴克华,熊康宁,容丽,等. 不同等级石漠化综合治理的植被恢复过程特征——以贵州省花江峡谷为例[J]. 地球与环境,2007,35(4):327-335.
关键词:石漠化;治理;花椒;监测;保护
中图分类号: S157文献标志码: A
文章编号:1002-1302(2016)12-0494-02
收稿日期:2016-02-21
基金项目:国家重点研发计划(编号:2016YFC0502607);贵州省科技计划重大专项(编号:黔科合重大专项字[2014]6007号)。
作者简介:郭杰(1990—),男,黑龙江绥化人,硕士,主要从事喀斯特生态建设与区域经济研究。E-mail:gj512217@163.com。
通信作者:熊康宁,教授,博士生导师,主要从事喀斯特地貌与洞穴、世界自然遗产申报与保护、资源与环境及石漠化生态治理研究。E-mail:xiongkn@163.com。
我国西南喀斯特地区以贵州为中心,面积达50多万km2,是全球三大喀斯特集中連片区中面积最大、喀斯特作用发育最强烈的典型地区[1]。由于生态环境脆弱和人类不合理的开发利用,产生了石漠化景观。石漠化主要表现为地表植被遭受破坏,土壤严重侵蚀,基岩裸露或砾石堆积,土地生产力严重下降,地表出现类似荒漠景观的土地退化过程和现象[2]。贵州石漠化主要分布在喀斯特峰丛山区人地矛盾突出的溶丘区,珠江上游——花江大峡谷就是典型的石漠化区[3]。恢复植被是石漠化治理的关键环节,植物覆盖率的高低可以直观反映石漠化治理的成效[4]。花椒是花江石漠化生态治理示范区内石漠化治理的优势物种,顶坛模式的先锋植物,它在不同等级石漠化样地生长状况直接影响着石漠化治理的程度和当地的经济发展。目前,关于不同等级石漠化花椒生长状况的研究文献较少,本研究通过对花江峡谷顶坛小流域石漠化样地2013年4月和2014年4月花椒生长状况的对比分析,以期反映该地区石漠化治理的真实状况。
1材料与方法
1.1研究区自然状况
花江石漠化生态综合治理示范区位于贵州省西南部关岭县和贞丰县交界处的北盘江花江段河谷两岸,位于 105°36′30″~105°46′30″E、25°39′13″~25°41′00″N,总面积47.91 km2。[JP2]属中亚热带低热河谷,年均降水量1 100 mm,5—10月降水量占全年总降水量的83%,冬春旱及伏旱严重。年均温 18.4 ℃,年总积温达6 542.9 ℃,花江峡谷海拔850 m以下为南亚热带干热河谷气候,海拔900 m以上为中亚热带河谷气候。河谷地年均气温20.3 ℃,年均极端最高温 35.5 ℃,年均极端最低温8.7 ℃[5]。成土母岩主要是白云质灰岩、泥质灰岩,其次是白云岩,土壤类型主要是黑色石灰土、黄色石灰土,植被稀疏,从整体上看属于中强度石漠化地区[6]。
1.2研究方法
1.2.1样地调查花江示范区顶坛小流域按照强度、中度、轻度、潜在4个石漠化等级[7],每个石漠化等级设置3个样地。每个样地大小为20 m×10 m,每年4、8、12月对样地内花椒高度、冠幅、胸径、叶绿素含量进行测量,草本生物量采用全割法,装袋标记拿回实验室进行处理计算。
1.2.2生物量测定方法用烘干恒重法测定样品的干物质,计算每个样方草本植物的生物量[8]。计算公式:
[JZ]草本生物量:W草=M/S。
式中:W草为草本生物量(g/m2),M为草本干质量(g),S为采样面积(m2)。
[JZ]花椒生物量[9]:W灌=0.049 5(D02H)0.074 0。
式中:W灌为地上部分生物量(g/m2),D0为植物平均地径(cm),H为植物平均高度(cm)。
2结果与分析
2.1石漠化治理区花椒树数量及性状变化
根据2013年4月、2014年4月花江石漠化综合治理示范区生态监测数据,2014年与2013年相比,强度、中度、潜在石漠化样地花椒树数量有所增加(图1),其中潜在石漠化增加最为明显;而轻度石漠化样地花椒树数量则略有下降。强度、中度、轻度石漠化样地花椒总高度、总地径、总冠幅均呈上升趋势(图2、图3、图4),上升幅度为中度石漠化样地>强度石漠化样地>轻度石漠化样地,潜在石漠化样地花椒总高度、总地径、总冠幅则呈下降趋势,主要是因为潜在石漠化样地之一的026样地(表1)存在着部分高大花椒树被人为砍伐、毁林开荒现象,虽然又有新的小花椒树补充,但难以阻止花椒树整体状况下降。
[FK(W10][TPGJ1.tif]
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2.2花椒树生物量变化
2.2.1草本生物量2014年4月与2013年4月样本生物量比较,强度、轻度石漠化样地草本生物量均呈上升趋势,中度、潜在石漠化样地草本生物量则呈下降趋势,且草本生物量数量为潜在石漠化样地<强度石漠化样地<中度石漠化样地<轻度石漠化样地(图5)。由于中度石漠化3片样地之一的004样地是一片花椒林,受经济利益驱动,农民过分注重花椒的生长,进而铲除林下草本植物,草本植物小生境遭到破坏,使[CM(25]其数量及质量降低,生物量减少[10];潜在石漠化样地则由于026样地人为破坏严重,导致草本生物量下降。 2.2.2[JP2]花椒生物量
强度、中度、轻度石漠化样地花椒生物量均呈上升趋势,潜在石漠化样地花椒生物量则下降(图6),下降的主要原因是毁林开荒,导致高大花椒数量下降,虽有小花椒补充,但平均地径和平均高度降低,而花椒生物量与平均地径、平均高度呈正相关,从而计算出的花椒生物量数值下降。
3结论与讨论
随着治理年限的增加,强度、中度、轻度石漠化样地花椒树的总高度、总地径、总冠幅均呈上升趋势,只是上升的幅度有所差异,潜在石漠化样地这些数值则呈下降趋势,这与部分样地被人为毁林开荒有关;强度、轻度石漠化样地草本生物量均[CM(25]呈上升趋势,中度、潜在石漠化样地则呈下降趋势,且草本[CM)]
[TPGJ6.tif]
生物量数量表现为潜在石漠化样地<强度石漠化样地<中度石漠化样地<轻度石漠化样地;花椒生物量除潜在石漠化样地呈下降趋势外,强度、中度、轻度石漠化样地均呈上升趨势。
强度、中度、轻度石漠化样地人为干扰较少,花椒生长状况良好,石漠化治理显著,潜在石漠化人为干扰较强,花椒覆盖率呈下降趋势。为了进一步加强石漠化的治理,要提高当地居民的保护意识,减少人为因素对石漠化治理区的破坏。
本研究通过花椒来反映石漠化治理的状况主要是因为花椒在当地种植面积大、范围广,在各等级石漠化样地均有分布,植物生长状况、土壤理化性质、土壤动物分布等因子都可以反映石漠化治理的效果,今后将通过更多角度加强对石漠化治理的综合评价。
参考文献:
[1]刘丛强. 生物地球化学过程与地表物质循环:西南喀斯特土壤-植被系统生源要素循环[M]. 北京:科学出版社,2009.
[2]李松,熊康宁,王英,等. 关于石漠化科学内涵的探讨[J]. 水土保持通报,2009,29(2):205-208.
[3]滕建珍,苏维词,廖风林. 贵州北盘江镇喀斯特峡谷石漠化地区生态经济治理模式及效益分析[J]. 中国水土保持科学,2004,2(3):70-74.
[4]苏维词. 中国西南岩溶山区石漠化的现状成因及其治理的优化模式[J]. 水土保持学报,2002,16(2):29-32.
[5]张晓珊,任朝辉. 贵州喀斯特峡谷退耕还林示范区生态经济效益监测与评价初探[J]. 贵州林业科技,2006,34(4):42-46.
[6]刘方,王世杰,刘元生,等. 喀斯特石漠化过程土壤质量变化及生态环境影响评价[J]. 生态学报,2005,25(3):639-644.
[7]熊康宁,黎平,周忠发,等. 喀斯特石漠化的遥感-GIS典型研究——以贵州省为例[M]. 北京:地质出版社,2002.
[8]张显理,胡天华,王巧荣,等. 贺兰山春季草本植物生物量研究[J]. 农业科学研究,2005,26(3):4-6.
[9]喻理飞,朱守谦,叶镜中,等. 退化喀斯特森林自然恢复过程中群落动态研究[J]. 林业科学,2002,38(1):1-7.
[10]吴克华,熊康宁,容丽,等. 不同等级石漠化综合治理的植被恢复过程特征——以贵州省花江峡谷为例[J]. 地球与环境,2007,35(4):327-335.