岷江上游干旱河谷區(qū)不同土地利用-植被恢復類型土壤生態(tài)效益評價.pdf

1、岷江上游干旱河谷核心地帶環(huán)境惡劣、植被人畜破壞強度大，植被嚴重退化，成為典型的生態(tài)脆弱區(qū)。尤其在“5·12”汶川大地震后，生態(tài)脆弱進一步加劇。近年來，“天然林保護”、“退耕還林”以及國家重大生態(tài)恢復工程的實施，形成了該地區(qū)復雜多樣的土地利用方式和植被恢復類型，在一定程度上緩解了退化速度，提了區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務功能。但不同生態(tài)工程實施的效果如何？如何評價不同植被恢復類型土壤生態(tài)效益的優(yōu)劣？以及如何選取生態(tài)效益與經(jīng)濟效益相協(xié)調(diào)的恢復類型以適應

2、區(qū)域生態(tài)和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展？成為限制區(qū)域生態(tài)文明建設關鍵技術問題。為此，本研究選取岷江上游干旱河谷核心地帶5種不同土地利用類型次生林、人工恢復林、草地、果園地和苗圃地的21種植被恢復類型，以農(nóng)耕地為對照，選取40個土壤生態(tài)效益指標進行測定，以主成分分析法為基礎，借助模糊數(shù)學的基本原理和RDA數(shù)學分析，建立各評價指標與土壤生態(tài)功能間的隸屬函數(shù)，結合Factor因子分析法，對該地區(qū)不同土地利用/植被恢復類型下土壤生態(tài)效益進行綜合評價，以此確

3、定不同土地利用/植被恢復類型土壤生態(tài)效益的優(yōu)劣。研究的主要結果如下:
　　(1)不同土地利用/植被恢復類型植被覆蓋度差異明顯。不同類型灌木層、草本層生物多樣性指數(shù)，凋落物蓄積量、持水性能存在差異，且均表現(xiàn)為次生林分顯著最高(P＜0.05)，農(nóng)耕地顯著最低(P＜0.05)，其余類型優(yōu)劣順序表現(xiàn)為人工恢復造林地＞草地＞苗圃地＞果園地。隨著植被恢復年限的增加，林下植被多樣性指數(shù)，凋落物蓄積和持水性能顯著增加（P＜0.05）。
　　

4、(2)土壤抗沖性指數(shù)受土地利用/植被恢復類型的影響顯著(P＜0.05)，以次生青岡林最高，次生八角楓林次之，農(nóng)耕地最低;不同類型土壤水分-物理性質(zhì)隨土層的垂直分布變化明顯，除土壤容重外，其余指標均顯著降低(P＜0.05)。土地利用/植被恢復顯著影響土壤的水分-物理性質(zhì)，以次生林（灌木林除外）土壤容重最低、孔隙度最高、通氣度、蓄排水能力顯著最優(yōu)(P＜0.05)，農(nóng)耕地顯著最差(P＜0.05)，其余類型表現(xiàn)為苗圃地＞草地＞人工恢復造林地＞果

5、園地的優(yōu)劣趨勢。隨著植被恢復年限的增加，土壤抗沖性指數(shù)、水分-物理性呈現(xiàn)顯著增加(P＜0.05)。
　　(3)土壤化學性質(zhì)在土層分布上呈現(xiàn)明顯的空間差異特征，土壤養(yǎng)分含量隨土層深度的增加而降低，顯示出土壤養(yǎng)分的“表聚性”特點，土壤pH隨土層深度的增加而增加。土壤養(yǎng)分含量受土地利用類型影響顯著(P＜0.05)，不同類型下土壤全量養(yǎng)分均表現(xiàn)出次生青岡林顯著最高(P＜0.05)，苗圃地次之，果園地較低，農(nóng)耕地顯著最低(P＜0.05);且

6、隨著植被恢復年限的增加而顯著增加(P＜0.05)。土壤有效養(yǎng)分表現(xiàn)出農(nóng)耕地高于果園林地和苗圃地，顯著高于次生林和草地（P＜0.05），人工恢復造林地含量顯著最低（P＜0.05）。
　　(4)土壤生物活性各因子在土層深度上存在分布差異。土壤微生物數(shù)量（次生灌木林除外）、微生物量，土壤酶活性各直徑級根系生物量隨土層增加顯著降低(P＜0.05);不同類型對土壤微生物數(shù)量、土壤微生物量，土壤酶活性和土壤各直徑級細根生物量影響顯著，均以次生

7、林顯著最高(P＜0.05)，苗圃地、草地和退耕還林地相對較高，農(nóng)耕地最低，次生灌木林地由于惡劣的土壤生態(tài)壞境，顯著降低了土壤微生物群落和活性、土壤酶活性(P＜0.05)。
　　(5)不同土地利用/植被恢復類型下土壤環(huán)境因子、土壤物理性質(zhì)、土壤化學性質(zhì)以及土壤生物活性相關指標間相關性達到顯著(P＜0.05)或極顯著（P＜.01）水平，通過冗余分析，大部分“環(huán)境因子”對“物種因子”的影響程度較大，能夠解釋85％以上的“物種因子”變異。

8、
　　(6)選取了包括土壤環(huán)境因素集合體、土壤物理性質(zhì)集合體、土壤化學性質(zhì)集合體和土壤生物活性集合體4類共40個評價指標。通過建立土壤生態(tài)效益單因素隸屬函數(shù)模型，模擬土壤pH為適中型（或拋物線）函數(shù)、土壤容重為極小型（或反“S”）函數(shù)，其余指標均為極大型(或“S”)函數(shù)。運用主成分分析和因子分析法，求算環(huán)境因子生態(tài)效益指數(shù)(EBI)、土壤物理性質(zhì)生態(tài)效益指數(shù)(PBI)、土壤化學性質(zhì)生態(tài)效益指數(shù)(CBI)、土壤生物活性生態(tài)效益指數(shù)(

9、BBI)、土壤綜合生態(tài)效益指數(shù)(IBI)、土壤生態(tài)效益指數(shù)(SEBI)均表現(xiàn)在次生青岡林最高，農(nóng)耕地最低(CBI除外)，且隨著恢復造林時間的增加而顯著增加(P＜0.05)。通過線型分析，土壤綜合效益指數(shù)IBI、和土壤生態(tài)效益指數(shù)SEBI呈極顯著正相關(P＜0.01)。以農(nóng)耕地SEBI為對照，實施“天然林保護工程”后的次生林提升幅度均超過300％(灌木林僅為91.34％)，而實施“退耕還林”生態(tài)工程下的岷江柏人工恢復提升幅度為101.44

10、％-138.57％，輻射松人工恢復林地提升幅度在62.98％-125.48％，外來引進的輻射松人工林生態(tài)系統(tǒng)病蟲危害存在風險。遠遠低于“天然林保護工程”土壤效益的提升幅度，甚至低于退耕年限較短的蘋果-牧草地的153.36％。
　　不同類型土壤環(huán)境因子、土壤物理性質(zhì)、化學性質(zhì)以及生物活性各指標優(yōu)劣與土壤生態(tài)效益指數(shù)一致。進一步分析表明，天然林具有良好的土壤生態(tài)效益，應加強保護。在該地區(qū)退耕還林過程中，缺少相應的配套管理措施成為限制該

11、地區(qū)“退耕還林工程”人工恢復林地土壤生態(tài)效益提升的主要因子。在恢復類型上，針葉樹種的生態(tài)修復優(yōu)于闊葉樹種（華山松人工林、油松林SEBI大于刺槐林），鄉(xiāng)土樹種優(yōu)于引進樹種（岷江柏林SEBI大于輻射松林），因此，在恢復較為困難的立地條件下，應選取適宜的鄉(xiāng)土樹種或草種進行生態(tài)恢復，同時加強生態(tài)管護。林-草復合模式生態(tài)修復優(yōu)于一般退耕林（蘋果-牧草林SEBI較高）且具有較高的生態(tài)效益，應在“退耕還林”工程中加以推廣。從而進一步構建“林-灌-草”