三峽庫區(qū)消落帶不同人工植被土壤化學(xué)性質(zhì)動態(tài)變化.pdf

1、因三峽工程的建設(shè)，三峽水庫每年均形成垂直落差達(dá)30 m的三峽庫區(qū)消落帶。如何通過科學(xué)的植被恢復(fù)和重建，有效防止水土流失及侵蝕已成為三峽庫區(qū)消落帶的研究熱點之一。消落帶土壤是消落帶生態(tài)服務(wù)功能得以有效發(fā)揮的基礎(chǔ)和前提，研究人工植被構(gòu)建后，三峽庫區(qū)消落帶土壤性質(zhì)的時空變異特征有助于揭示植被重建對消落帶土壤的影響，并為植被重建提供理論依據(jù)。因此，為揭示三峽庫區(qū)消落帶水文變化、人工植被構(gòu)建對土壤化學(xué)性質(zhì)的影響，以及消落帶土壤化學(xué)性質(zhì)在水分、植物

2、兩者交互作用下的動態(tài)變化特征，本研究采用室內(nèi)模擬試驗和野外原位試驗相結(jié)合的方式，探究三峽庫區(qū)消落帶不同人工植被土壤化學(xué)性質(zhì)（pH值、碳氮比、養(yǎng)分含量（尤其是氮、磷含量）等）的時空變化規(guī)律。
　　首先，本研究模擬三峽庫區(qū)消落帶水位變化，設(shè)置正常供水(CK)、連續(xù)性水淹(CF)和周期性水淹-干旱(PF)三種水分處理，對無植物生長的土壤、濕地松（Pinus elliottii）幼苗盆栽土壤和楓楊（Pterocarya stenopter

3、a）幼苗盆栽土壤的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究，結(jié)果表明:(1)水分處理對無植物空白土壤的除P、K含量以外的化學(xué)性質(zhì)均有顯著影響，時間因素對處于長期水淹的無植物生長的土壤磷含量無顯著影響，而水淹-干旱交替條件下的無植物土壤磷含量則呈現(xiàn)出波動的變化趨勢。(2)對于有植物生長的土壤，除水分處理對濕地松幼苗盆栽土壤的pH值無顯著影響外，水分處理、時間因素和兩者的交互作用對濕地松幼苗土壤的化學(xué)性質(zhì)均有顯著影響。對楓楊盆栽土壤而言，水分處理僅對土壤全鉀含量無

4、顯著影響，時間僅對有機(jī)質(zhì)含量無顯著影響，水分與時間的交互作用顯著改變了楓楊土壤的pH值和營養(yǎng)元素含量。(3)與無植物空白對照土壤相比，濕地松、楓楊幼苗盆栽土壤全氮與全磷含量有顯著增加。
　　其次，對三峽庫區(qū)消落帶人工植被示范基地（分別位于城區(qū)消落帶和鄉(xiāng)村消落帶）固定樣地的土壤化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究，分析三峽庫區(qū)消落帶不同水文條件、土壤類型、海拔高度、人工植被類型土壤的化學(xué)性質(zhì)隨時間的變化趨勢。研究內(nèi)容包括不同海拔高程的裸地和人工植被土壤

5、的pH值、碳氮比，和有機(jī)質(zhì)、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、全氮、全磷、全鉀含量。其中，城區(qū)消落帶人工植被主要包括扁穗牛鞭草（Hemarthria compressa）、狗牙根(Cynodon dactylon）、小巴茅（Saccharum spontaneum），鄉(xiāng)村消落帶人工植被主要包括落羽杉（Taxodium distichum）、柳樹（Salix matsudana）、扁穗牛鞭草、狗牙根、柳樹+扁穗牛鞭草、柳樹+狗牙根。

6、分別于2012年夏季、2013年3月、2013年5月、2013年7月、2013年9月進(jìn)行野外調(diào)查取樣。由于水文條件的不同，城區(qū)消落帶的土壤取樣在172～175 m海拔高程進(jìn)行，鄉(xiāng)村消落帶的土壤取樣則分170～175m、165～170m、160～165m三個海拔高程進(jìn)行。研究表明，庫區(qū)消落帶土壤具有一定的時空變異性。消落帶水文變化和植物均可改變土壤的化學(xué)性質(zhì)。受水文等因素的影響，消落帶土壤養(yǎng)分含量并不隨土壤深度的增加而降低。土壤pH值在水

7、淹后有向中性發(fā)展的趨勢。人工植被土壤的碳氮比低于裸地土壤。此外，在對城區(qū)消落帶土壤化學(xué)性質(zhì)動態(tài)變化的研究中還發(fā)現(xiàn):
　　(1)除水文因素外，其他因素（如城市污水的排放、研究區(qū)域強(qiáng)烈的人為干擾、地表徑流帶來的點/面源污染等）也可能影響城市消落帶土壤的化學(xué)性質(zhì)。
　　(2)裸地土壤的堿解氮含量在水位下降后較高;有效磷含量在2012年6月最大;土壤全磷、全鉀含量在研究后期有所增加。因此，需要特別注意該城區(qū)消落帶裸地土壤在水位變動下

8、，土壤向下或水體中釋放P元素的風(fēng)險，加強(qiáng)對水體含磷量的監(jiān)測。
　　(3)盡管嘉陵江消落區(qū)和長江干流消落區(qū)均屬于重慶主城區(qū)消落帶，但兩個消落區(qū)內(nèi)裸地土壤營養(yǎng)元素含量存在一定差異。總體上，長江干流消落區(qū)土壤養(yǎng)分含量較高。
　　(4)人工植被的構(gòu)建有助于該區(qū)域大多數(shù)土壤養(yǎng)分的提高。幾種人工植被類型中，狗牙根對土壤有機(jī)質(zhì)含量的提升作用最為明顯。盡管為同一個物種，也會因生境的不同而對土壤營養(yǎng)元素含量產(chǎn)生不同程度的影響。
　　(5

9、)含沙量較高的城區(qū)消落帶土壤全氮含量極低，導(dǎo)致較高的土壤碳氮比。研究區(qū)域內(nèi)，土壤全氮含量與有機(jī)質(zhì)含量呈顯著正相關(guān)，因此該消落帶土壤氮形態(tài)可能主要以有機(jī)氮的形式存在。
　　同時，在鄉(xiāng)村消落帶土壤化學(xué)性質(zhì)的動態(tài)變化研究中發(fā)現(xiàn):
　　(1)對于裸地土壤，pH值隨海拔的降低而升高。水淹-干旱交替頻率更高的165～170m土壤和水分含量較高的160～165 m段土壤有機(jī)質(zhì)含量高于170～175 m海拔段土壤。土壤銨態(tài)氮、有效磷含量隨海

10、拔的增加而降低。
　　(2)人工植被土壤的碳氮比在蓄水后略有下降，之后回升并逐漸趨于平穩(wěn)。堿解氮含量在不同人工植被土壤中隨時間的變化不如銨態(tài)氮、硝態(tài)氮敏感，為深入研究消落帶土壤氮素的轉(zhuǎn)化過程，有必要進(jìn)行土壤硝態(tài)氮、銨態(tài)氮的研究。
　　(3)幾種不同的人工植被構(gòu)建方式中，柳樹純種的構(gòu)建方式對土壤有機(jī)質(zhì)含量的增加最為明顯。不同植物對土壤營養(yǎng)元素含量的改變不同，即便是同一種植物，也會對不同海拔的土壤營養(yǎng)元素含量產(chǎn)生不同的影響。