论文部分内容阅读
土壤保持是重要的生态系统服务功能之一，探索生态系统的土壤保持功能与原理，量化生态系统土壤保持功能大小，是人们正确认识生态系统服务功能、明确了解人类活动对土壤保持功能的影响程度、科学制定水土资源利用与恢复政策的重要基础。同时，在流域水平上的土壤侵蚀测量也需要新方法的引入并进行验证。
本研究以岷江上游典型的生态系统为研究对象，包括属于自然生态系统的灌丛、阔叶林、针阔混交林、针叶林、草甸；属于受干扰自然生态系统的针叶林、草甸、针阔混交林、灌丛、天然次生林和属于农田生态系统的花椒坡地、果园林地、蔬菜坡地、退耕还林坡地。分别选取各种生态系统的代表类型，用137Cs技术测量了岷江上游五个县松潘、黑水、茂县、理县和汶川典型的自然生态系统、受干扰自然生态系统和农田生态系统的土壤侵蚀；分析了自然生态系统土壤保持功能的影响因子及其作用原理；比较了自然生态系统与农田生态系统的土壤保持功能；比较了由137Cs技术、通用方程和水文站监测三种方法得到的土壤侵蚀结果；计算出了渔子溪流域及岷江上游的土壤保持功能大小。主要研究结果如下：
在1512m至4308m的海拔范围内，137Cs参考值在739～3708 Bq m-2内变化，且参考值的大小随着海拔的丁卜高而增加。参考点处，137Cs在土壤中呈现出明显的指数分布，树冠层对137Cs有明显的再分配作用。
六个自然生态系统的侵蚀速率依次为：适温灌丛(0.67kg m-2 a-1)>适温针阔混交林(0.25kg m-2 a-1)>落叶阔叶林(0.23 kg m-2 a-1)>耐寒灌丛(0.22 kgm-2 a-1)>高山草甸(0.19kg m-2 a-1)>寒温性针叶林(0.10 kg m-2 a-1)。除适温灌丛外，各自然生态系统的土壤侵蚀速率均低于允许的侵蚀速率。岷江上游各类受干扰生态系统的土壤侵蚀速率依次为：适温灌丛(0.85kg m-2 a-1)>适温针叶林(0.48kg m-2 a-1)>适温针阔混交林(0.42kg m-2 a-1)>寒温性针叶林(0.17kgm-2 a-1)>高山草甸(0.14kg m-2 a-1)与卧龙自然保护区内生态系统的土壤侵蚀速率相比，除高山草甸外，保护区之外的针叶林、混交林、灌丛的侵蚀速率均大于保护区内相同类型植被的侵蚀速率。
四个农田生态系统土壤侵蚀速率依次为：花椒(9.99 kg m-2 a-1)>退耕还林(3.58 kg m-2 a-1)>果园(3.44 kg m-2 a-1)>蔬菜(3.06 kg m-2 a-1)，其土壤保持功能己严重受损。各个系统的坡面输移比分别为：花椒(100％)>蔬菜(98.3％)>果园(96.4％)>退耕还林(85.1％)。岷江上游五个县干旱河谷区的137Cs浓度分别为：松潘(1137 Bq m-2)>黑水(1355 Bq m-2)>理县(1186 Bq m-2)>汶川(754 Bq m-2)>茂县(739 Bq m-2)。干旱河谷不同区域的土壤侵蚀速率依次为：茂县(4.26 kg m-2 a-1)>黑水(1.25 kg m-2 a-1)>理县(0.70 kg m-2 a-1)>汶川(0.44 kg m-2 a-1)>松潘(0.27 kg m-2 a-1)。
对自然生态系统的研究发现，随着海拔高度的增加，生态系统的土壤保持能力逐渐增强。在植被保持良好的卧龙自然保护区，各生态系统类型本身决定了其土壤保持能力大小，影响囚子的单一变化无法改变其大小。
比较坡面水平上，137Cs方法与通用方程所得到的土壤侵蚀速率发现：前者所得结果是后者所得结果的1.24倍到3.16倍之间。在渔子溪小流域，137Cs计算的年侵蚀量为35.95万t，侵蚀模数为206.6 t km-2，水文站监测的年输沙量为35.40万t，侵蚀模数为203.4 t km-2。考虑到岷江上游河段约为1的泥沙输移比可以认定两种方法所得到的结果非常接近。
用137cs技术计算得出，岷江上游多年的年均土壤侵蚀量为479.1万t，侵蚀模数为215.6t km-2，泥沙输移比为0.96。以蔬菜地的土壤侵蚀速率为潜在侵蚀速率，岷江上游生态系统的年均土壤保持量为大小为5857.4万t；以干旱河谷中心茂县段的土壤侵蚀速率为潜在侵蚀速率，岷江上游生态系统的年均土壤保持量是8304.7万t。