岷江上游干旱河谷區(qū)不同土地利用-植被恢復(fù)類(lèi)型土壤生態(tài)效益評(píng)價(jià).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(qiáng)度大，植被嚴(yán)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(jìn)一步加劇。近年來(lái)，“天然林保護(hù)”、“退耕還林”以及國(guó)家重大生態(tài)恢復(fù)工程的實(shí)施，形成了該地區(qū)復(fù)雜多樣的土地利用方式和植被恢復(fù)類(lèi)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(wù)功能。但不同生態(tài)工程實(shí)施的效果如何？如何評(píng)價(jià)不同植被恢復(fù)類(lèi)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(jì)效益相協(xié)調(diào)的恢復(fù)類(lèi)型以適應(yīng)

2、區(qū)域生態(tài)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展？成為限制區(qū)域生態(tài)文明建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)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(lèi)型次生林、人工恢復(fù)林、草地、果園地和苗圃地的21種植被恢復(fù)類(lèi)型，以農(nóng)耕地為對(duì)照，選取40個(gè)土壤生態(tài)效益指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，以主成分分析法為基礎(chǔ)，借助模糊數(shù)學(xué)的基本原理和RDA數(shù)學(xué)分析，建立各評(píng)價(jià)指標(biāo)與土壤生態(tài)功能間的隸屬函數(shù)，結(jié)合Factor因子分析法，對(duì)該地區(qū)不同土地利用/植被恢復(fù)類(lèi)型下土壤生態(tài)效益進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以此確

3、定不同土地利用/植被恢復(fù)類(lèi)型土壤生態(tài)效益的優(yōu)劣。研究的主要結(jié)果如下:
　　(1)不同土地利用/植被恢復(fù)類(lèi)型植被覆蓋度差異明顯。不同類(lèi)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(lèi)型優(yōu)劣順序表現(xiàn)為人工恢復(fù)造林地＞草地＞苗圃地＞果園地。隨著植被恢復(fù)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(fù)類(lèi)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(lèi)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(biāo)均顯著降低(P＜0.05)。土地利用/植被恢復(fù)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(lèi)型表現(xiàn)為苗圃地＞草地＞人工恢復(fù)造林地＞果

5、園地的優(yōu)劣趨勢(shì)。隨著植被恢復(fù)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(xué)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(diǎn)，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(lèi)型影響顯著(P＜0.05)，不同類(lèi)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(fù)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(fù)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(jí)根系生物量隨土層增加顯著降低(P＜0.05);不同類(lèi)型對(duì)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(jí)細(xì)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(duì)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(fù)類(lèi)型下土壤環(huán)境因子、土壤物理性質(zhì)、土壤化學(xué)性質(zhì)以及土壤生物活性相關(guān)指標(biāo)間相關(guān)性達(dá)到顯著(P＜0.05)或極顯著（P＜.01）水平，通過(guò)冗余分析，大部分“環(huán)境因子”對(duì)“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(xué)性質(zhì)集合體和土壤生物活性集合體4類(lèi)共40個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。通過(guò)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(biāo)均為極大型(或“S”)函數(shù)。運(yùn)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(xué)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(fù)造林時(shí)間的增加而顯著增加(P＜0.05)。通過(guò)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(guān)(P＜0.01)。以農(nóng)耕地SEBI為對(duì)照，實(shí)施“天然林保護(hù)工程”后的次生林提升幅度均超過(guò)300％(灌木林僅為91.34％)，而實(shí)施“退耕還林”生態(tài)工程下的岷江柏人工恢復(fù)提升幅度為101.44

10、％-138.57％，輻射松人工恢復(fù)林地提升幅度在62.98％-125.48％，外來(lái)引進(jìn)的輻射松人工林生態(tài)系統(tǒng)病蟲(chóng)危害存在風(fēng)險(xiǎn)。遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于“天然林保護(hù)工程”土壤效益的提升幅度，甚至低于退耕年限較短的蘋(píng)果-牧草地的153.36％。
　　不同類(lèi)型土壤環(huán)境因子、土壤物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)以及生物活性各指標(biāo)優(yōu)劣與土壤生態(tài)效益指數(shù)一致。進(jìn)一步分析表明，天然林具有良好的土壤生態(tài)效益，應(yīng)加強(qiáng)保護(hù)。在該地區(qū)退耕還林過(guò)程中，缺少相應(yīng)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(fù)林地土壤生態(tài)效益提升的主要因子。在恢復(fù)類(lèi)型上，針葉樹(shù)種的生態(tài)修復(fù)優(yōu)于闊葉樹(shù)種（華山松人工林、油松林SEBI大于刺槐林），鄉(xiāng)土樹(shù)種優(yōu)于引進(jìn)樹(shù)種（岷江柏林SEBI大于輻射松林），因此，在恢復(fù)較為困難的立地條件下，應(yīng)選取適宜的鄉(xiāng)土樹(shù)種或草種進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)，同時(shí)加強(qiáng)生態(tài)管護(hù)。林-草復(fù)合模式生態(tài)修復(fù)優(yōu)于一般退耕林（蘋(píng)果-牧草林SEBI較高）且具有較高的生態(tài)效益，應(yīng)在“退耕還林”工程中加以推廣。從而進(jìn)一步構(gòu)建“林-灌-草”