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不当的土地利用方式是造成我国西南喀斯特山区石漠化的主要因素,研究土地利用对土壤质量的影响及其机理,对于深入认识喀斯特地区的土壤退化问题具有重要的理论和实践意义。论文选择黔中猫跳河流域三种不同喀斯特景观类型区,抓住当前研究热点——土地利用变化效应中的土壤质量效应,及其研究难点——效应的机理研究,通过对喀斯特山区亟待解决的科学问题——土地利用对土壤质量退化的影响研究,系统阐述和揭示喀斯特山区土地利用对土壤质量退化的影响及其机理。
本文主要技术途径为:按照“两条线索”——三种不同喀斯特景观区与五种不同土地利用类型来进行采样设计、构建研究所需的数据源;采用土壤学方法与理论,从土壤质量五个方面属性系统研究土壤质量基本特征及其土地利用分异特征;采用基于最小变量数据集(MDS)的土壤质量评价方法对土壤质量及其退化评价进行研究;采取从对关键性因子分析入手进行机理研究的方法途径,研究喀斯特山区土地利用对土壤质量的影响机理。
综合本文研究,主要有以下结论:(1)土壤质量在不同喀斯特景观区,以及各喀斯特区中不同土地利用类型之间,均存在比较明显的差异;非喀斯特景观区,除了生长年限较长的林地之外,其它各种土地利用类型的土壤质量均表现出程度不同的退化特征,但在各土地利用类型相互之间土壤质量退化的程度差异并不大;在半喀斯特景观区和典型喀斯特景观区,不同土地利用方式对土壤质量的影响强度和相互之间的差异程度均明显强于非喀斯特区。
(2)土壤结构是影响喀斯特山区土壤质量退化的关键因子之一,非喀斯特区土壤抗蚀性较高,土壤侵蚀状况较低,而半喀斯特区和典型喀斯特区的情况与之相反;土地利用对土壤结构退化的影响,在半喀斯特区和典型喀斯特区均很显著,尤其耕地、撂荒地和草地对于土壤结构的破坏性明显,而对非喀斯特区来说,不同土地利用类型对于土壤结构的影响较小且相互之间差异不大。
(3)地球化学过程是影响喀斯特山区土壤质量退化的另一个关键性因子,非喀斯特区的土壤发育和化学蚀变状况均强于半喀斯特区和典型喀斯特区;在非喀斯特区,不同土地利用类型对土壤地球化学蚀变的影响较大,但相互之间差异性不明显,而在半喀斯特区和典型喀斯特区,土地利用对土壤地球化学蚀变的影响强度较低,但在相互之间的差异性却比较明显;不同土地利用类型对土壤元素的地球化学迁移序列影响较小,但对元素地球化学迁移的能力影响较大。
(4)土地利用对土壤结构和土壤地球化学过程影响机理研究表明,在非喀斯特区,土地利用主要通过对土壤地球化学过程的影响引起土壤质量的改变,而在半喀斯特区和典型喀斯特区,土地利用对土壤结构的破坏均居于对土壤质量退化影响的主导地位。
(5)本文进行了诸多方法尝试:运用基于SMAF框架构建MDS的土壤质量评价方法,摸索出从对关键性因子的分析入手进行机理研究的方法途径,对贵州喀斯特地区的土壤结构的分形特征进行了研究,并将全岩地球化学蚀变指数CIA应用于对土壤发育和化学蚀变状况的研究,这些尝试为开展同类研究做出了有益的探索。