土地資源學報告--陳洪森.docx

土地資源學報告 學 院： 專 業(yè)： 班 級： 姓 名： 學 號： 指導教師： 2013年 11月29日喀斯特地區(qū)土地利用方式研究進展 以貴州省為例 姓名 （單位）摘要:土地資源可持續(xù)利用是我國實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的關鍵所在,更是關系到中華民族生存與發(fā)展的大問題。本文從貴州省喀斯特地區(qū)土地石漠化問題出發(fā),探討了喀斯特地區(qū)土地資源的可持續(xù)利用。關鍵詞:土地資源; 可持續(xù)利用; 喀斯特地區(qū)Ab stract: Sustainable use of land resou rces is the crux of the sustai- nable development strategy in our country, and is of fun damental impor- tance for the survival and development of our nation The sustainable use of land resources in karst area discussed here initiates from theproblem relating to rockydesertization of land in Guizhou Province .Key words: land resource ; sustainable use; karst area 隨著人地矛盾的日益突出，特別是社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略實施以來，如何實現(xiàn)土地資源的可持續(xù)利用以成為人們普遍關注的熱點話題。我國西南部喀斯特地區(qū)一直是老、少、邊、窮集中的地區(qū)之一。如何使這一地區(qū)在西部大開發(fā)戰(zhàn)略中實現(xiàn)脫貧致富奔小康, 縮小和東部發(fā)達地區(qū)的差距,增強民族團結、維護社會穩(wěn)定和邊疆安全, 開展喀斯特地區(qū)土地資源可持續(xù)利用的障礙因子土地石漠化現(xiàn)狀與演變及其成因分析,有針對性地提出喀斯特地區(qū)土地資源可持續(xù)利用建議具有十分重要的意義。貴州是一個喀什特地區(qū)土地荒漠化較為嚴重的地區(qū)之一，而且對喀什特地區(qū)的土地利用還不是很合理。1、貴州省喀斯特地區(qū)土地石漠化概況1.1 土地石漠化的定義土地石漠化是荒漠化的一種。從荒漠化發(fā)生的地面組成物質來看, 以巖石及其風化層為主的地表,在水蝕(為主)作用下, 形成石質荒漠化。具體而言,它是指在濕潤、半濕潤的氣候條件下,人類不合理的經(jīng)濟活動和脆弱生態(tài)環(huán)境相互作用而造成的土地生產(chǎn)力下降直至土地資源喪失, 地表呈現(xiàn)類似荒漠景觀的土地資源衰退演變過程。這一概念包含了動態(tài)過程和靜態(tài)景觀兩個方面,動態(tài)上是指石漠化由發(fā)生、發(fā)展到成熟的演變過程; 靜態(tài)上是指土地演變的結果,即各類石漠化生態(tài)景觀。1.2 貴州省喀斯特地區(qū)石漠化現(xiàn)狀與演變概況貴州省地處我國西南腹地,是東亞喀斯特地形發(fā)育的中心,也是我國碳酸鹽巖連片出露最集中的地區(qū)。全省73%的國土面積屬碳酸鹽巖發(fā)育出露區(qū),地表沉積巖蓋層總厚度的70%是碳酸鹽巖; 95%的縣市有喀斯特分布; 98%的城鎮(zhèn)和工礦區(qū)人口、95%的農(nóng)村人口、93%的耕地分布在喀斯特地形發(fā)育區(qū)?？λ固厣鷳B(tài)環(huán)境在我國乃至世界都極具代表性。據(jù)遙感調查, 到20世紀90年代末, 貴州省的石漠化面積已達到32480km,占貴州省出露碳酸鹽巖總面積的21151%, 其中,重度石漠化面積為5249158km2,中度石漠化面積為11895193km2, 輕度石漠化分布面積為15331122km2。在貴州省有出露碳酸鹽巖分布73個縣市中, 石漠化面積大于300km2的縣為42個, 石漠化面積大500km2的縣為26個, 石漠化面積大于700km2的縣為12個, 石漠化面積大于1000km2的縣為5個。一方面, 貴州省的石漠化演變整體呈加劇態(tài)勢。在20世紀80年代末至90年代末的近10年里, 石漠化加劇面積達10800109km2, 其中, 石漠化嚴重加劇面積為3 836118km2, 輕微加劇石漠化面積為6963191km2。另一方面, 貴州省的土地石漠化現(xiàn)象在局部地區(qū)有改善的趨勢,這主要因為, 近年來聯(lián)合國和我國政府先后在貴州省部分地區(qū)實施了“中國3356”、“長防”、“珠防”、“長治”、“珠治”和“19個生態(tài)環(huán)境重點建設示范項目”等生態(tài)環(huán)境建設工程。目前,通過封山育林、植樹造林、退耕還林等多種形式的生態(tài)建設,貴州省有670179k的石漠化土地得到了不同程度的改善, 輕度石漠化改善的面積最多, 為321124km2, 占石漠化改善總面積的47155%; 其次是中度石漠化的改善面積,為187186km2,占石漠化改善總面積的27109%;重度石漠化的改善面積最少,為166144km2,占石漠化改善總面積的24164%。1.3 土壤與土地利用特征喀斯特山區(qū)的地表基質是石灰?guī)r、白云巖等碳酸鹽類巖, 這些巖類主要由可溶性礦物組成, 但也含有少量的酸性不溶物, 經(jīng)風化、溶蝕而殘留下來, 就構成喀斯特地區(qū)土壤的主要成分。由于碳酸鹽巖抗風蝕能力強,母質造壤能力差,成土過程緩慢, 因而其土壤特點是:土體薄(多30cm)、有機質含量低、生態(tài)物理性狀差、分布不連續(xù)、分布變化大及土壤侵蝕嚴重,土地資源缺乏,土壤剖面通常缺乏 C 層( 過渡層),在基質碳酸鹽母巖和上層土壤之間存在軟硬明顯不同的界面,使土石黏著力和親和力大為降低。貴州土地利用結構不合理, 全省81.02%的耕地分布在大于6 的坡地上,其中坡度大于 25 的耕地69 .18萬hm2, 占總耕地的 19 .8% ,而在35以上的耕地竟有 18萬 hm2, 占總耕地的5 .74% 。耕地中有68 .4 %屬于旱地。 同時土地墾殖率過高, 土地墾殖指數(shù)高達 27.84 % ,高于全國平均水平14個百分點, 其中旱地墾殖指數(shù)也高達 19.47 %, 林牧用地比例偏小,如畢節(jié)地區(qū)的農(nóng)耕地占全區(qū)土地總面積的46.5% , 森林覆蓋率僅為 8.5% 。2.土地利用方式對土壤質量恢復能力的影響喀斯特石漠化是一種與脆弱生態(tài)環(huán)境和人類活動相關聯(lián)的土地退化過程, 土地利用方式和人為生產(chǎn)經(jīng)營活動方式及干擾程度對石漠化土壤質量的恢復和重建有明顯影響。 研究結果表明:林地、草地的有機質、全P和全K含量最高,分別是果樹地和坡耕地的2.3 、 2.1 、1.5 倍和1.7、1.9、1.3倍,全氮量以草地最高, 分別是其它利用方式的 1.2 2.8倍, 農(nóng)地有機質含量僅次于林地和草地, 石漠化地土壤營養(yǎng)元素最低。果樹地和林地的微生物以細菌為主, 分別占微生物總量的 69.7% 和73 .3% , 草地以固N菌為絕對優(yōu)勢, 占微生物總數(shù)的33.0% ,農(nóng)地的放線菌多于草地、林地、 果樹地和坡耕地, 石漠化地土壤微生物數(shù)量和多樣性最低。 經(jīng)開墾利用后( 坡耕地) , 喀斯特山區(qū)表層土壤顆粒砂化逐漸明顯。石漠化區(qū)經(jīng)過13a 退耕還林后, 植物多樣性指數(shù)和均勻度分別由 0.96和0.29提高了 1.92和0.53 ,優(yōu)勢度由0.75 降到0.36 。采用合適的土地利用方式, 輔于必要的生物措施, 是恢復喀斯特石漠化地區(qū)土壤質量的有效途 徑之一。2.1 研究區(qū)域概況研究區(qū)域選擇在貴州省安順地區(qū)紫云縣的宗地、水塘、猴場、板當、大營、四大寨 6個鄉(xiāng)鎮(zhèn), 總面積1290km2, 人口約12萬,屬于典型的亞熱帶喀斯特環(huán)境。由于中三疊統(tǒng)相變帶上的生物礁灰?guī)r在云貴高原南頃大斜坡帶的大面積出露, 從而集中發(fā)育了典型、造型奇特雄偉的錐狀峰林喀斯特, 這在中國和世界都是獨有的, 是貴州喀斯特發(fā)育、反映形成環(huán)境條件具有代表性的分布地之一。境內(nèi)海拔高度 4501260m, 地形破碎, 切割強烈, 水土流失嚴重?？λ固氐貐^(qū)雖基巖裸露, 但未經(jīng)破壞的情況下, 植被仍然十分茂密, 以亞熱帶常綠闊葉林為主, 其組成多為喜鈣旱生屬種, 其中不少是石灰土上特有的樹種, 如細葉石斛、灰葉槭、香木蓮、黑節(jié)草、貴州蘇鐵。部分地區(qū)有喀斯特原始森林和次生林。 在石灰土地區(qū), 地勢較低、坡度較緩的石灰土多數(shù)已被開墾農(nóng)用,是該區(qū)的主要耕作土壤之一。該地區(qū)為亞熱帶季風氣候, 年均溫1518, 降雨量1200 1430 mm。研 究區(qū)從1979年開始實行退耕還林政策( 群眾稱 封山育林) , 退耕前呈中度和嚴重石漠化景觀 , 生態(tài)環(huán)境十分惡化。經(jīng)治理, 現(xiàn)已形成較為完整的以農(nóng)、林、果為主的農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū), 截止2003年已開發(fā)治理石漠化土地140km2。使喀斯特石漠化地區(qū)生態(tài)環(huán)境得到明顯恢復, 同時加快了少數(shù)民族貧困山區(qū)農(nóng)民的增收致富。2.2 研究方法2.2.1選點與采樣在研究區(qū)內(nèi)選擇代表性土地利用方式。樣地選擇時采用以空間換時間的方法, 考慮到巖溶地區(qū)生態(tài)演替序列: 自然林地(原始) 次生林地灌草叢坡耕地棄耕地石漠化土地果樹地農(nóng)地。每個研究樣區(qū)都選在一完整的巖溶地貌單元內(nèi), 盡量保證地形的一致性。依不同地貌部位、不同土地利用方式在選定的73個樣地上S型采集土壤樣品( 020cm) , 混合制樣, 自然風干, 去除根系、石塊等研磨過篩, 用于土壤理化性質分析和顆粒組成測定。同時采集新鮮土樣帶回室內(nèi)測定土壤微生物指標。 以各樣地數(shù)的算術平均值作為該土地利用方式的最終數(shù)據(jù)。 研究區(qū)基本上代表了喀斯特地區(qū)土地利用的生產(chǎn)經(jīng)營方式和類型。2.2.2 研究方法土壤理化性質分析: 有機質采用重鉻酸鉀外加熱法測定; 全氮用凱氏法; 堿解氮用堿解擴散法; 全磷用硫酸-高氯酸消煮-鉬銻抗比色法;速效磷用0.5mol/L碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法;全鉀用酸溶-火焰光度計法; 速效鉀用醋酸銨浸提-火焰光度計法; 土壤機械組成用比重計法; 土壤pH用電位法;陽離子交換量用NH4OA c法。土壤微生物分離計數(shù):細菌、真菌、放線菌和固氮菌采用平板表面涂布法;土壤微生物生物量: 采用熏蒸提取法, 熏蒸提取基本參照 Vance等人的步驟,提取液中C采用( ShimazuTOC- 500 ,日本購置 ) 總有機碳自動分析儀測定, Cmic= Fc/0.45, Fc為熏蒸土壤和未熏蒸土壤釋放 CO2-C之差; 土壤微生物群落功能多樣性: 采用常規(guī)的碳素利用( Biolog) 法。土壤微生物群落功能多樣性測度方法: 采用B iologG N微平板孔中吸光值來計算土壤微生物群落功能多樣性指數(shù), 即：Shannon指數(shù)( H ) ,其計算公式為: H = -PilnPi ,式中 Pi為第i孔相對吸光值( C - R )與整個平板相對吸光值總和的比率。代謝剖面反應孔的數(shù)目可代表微生物群 落的豐富度( S ) 。植物群落調查對象為未受干擾的石 漠化區(qū)、 林區(qū)和不同年限的退耕地, 調查時間為 79月份, 每月1次, 樣方面積為 5m5m , 各地類樣方重復7次, 共調查樣方106個。2.3 結果與分析2.3.1土地利用方式對土壤肥力的影響土地利用方式可引 起自然和生態(tài)過程 變化及土壤養(yǎng)分變化。因此, 土地利用方式對提高和恢復石漠化土壤肥力具有重要的作用。按貴 州農(nóng)田土壤肥力的劃分標準, 各土地利用類型的土壤全 N和全P都處 中低產(chǎn)田下限值(4g /kg )左右,除石漠化土地外其它土地利用類型的土壤有機質和全 K含量均高于中產(chǎn)田的上限值( 15g/kg和1015g/k g) 。石漠化土地的有機質、全 N 、全 P 、 全 K 含量分別比其它類型低3.612.3、1.24.1 、4.3 5.7 、3.24.5倍。這說明在一定的環(huán)境條件下, 石漠化土地在人類合理的干預下是可以逆轉的。但是由于土地利用方式和投入經(jīng)營水平的不同, 以及不同作用對土壤養(yǎng)分的消耗的差異, 使得對土地養(yǎng)分的補給( 枯枝落葉、 肥料、水分等)和調節(jié)作用也會存在一定差異。林地、草地的有機質、 全 P和全K含量最高, 農(nóng)地因為每年施用肥料, 因而保持了相對較高的水平, 全N量以草地最高, 分別是其它利用方式的1.22 .8倍(石漠化地除外) ,在不施肥的條件下仍能保持相對較高的全 N量,這是種植固 N植物(三葉草、苜蓿)培肥的結果。林地土壤有機質、 N素的提高主要受林分凋落物及部分枯枝落葉的腐殖質礦化影響。值得注意的是,林地土壤表層有機質含量從 51.6gkg-1下降到石漠化地的7.2g kg-1, 降幅達80%以上。產(chǎn)生這種情況的原因是石漠化,一方面使有機質隨著細粒物質的侵蝕而損失, 另一方面導致地表植被覆蓋度降低,有機物來源減少, 礦化分解作用強烈, 不利于有機質積累?？梢?土壤有機質表層對土壤有重要的保護作用。2.3.2土地利用方式對土壤質地的影響 喀斯特石漠化是受人為活動的干擾破壞,造成土壤嚴重侵蝕, 基巖大面積出露、生產(chǎn)力嚴重下降的土 地退化現(xiàn)象。受此影響, 土壤會發(fā)生質地粗化、土壤肥力降低, 生產(chǎn)力下降等一系列變化。 在石漠化過程中, 人為因素是加速這一過程的主要驅動力。土壤顆粒主要 集中在 0.05mm 的范圍內(nèi), 土壤粘粒含量普遍大于20 %?？λ固丨h(huán)境中土壤顆粒組成主要受母質影響, 而植被和土地利用方式對其也有很大影響, 長期的耕作與土壤侵蝕作用可以影響到表層土壤的顆粒組成。已有的研究表明, 熱帶亞熱帶土壤中活性較強的無機結構膠結物甚至粘粒在成土過程中總是呈減少下降的趨勢, 在亞熱帶地區(qū)由于降雨量多且強度大, 土壤一般因水的動力學作用而呈現(xiàn)出粘粒含量較高的現(xiàn)象。研究結果表明, 這一現(xiàn)象在喀斯特地區(qū)十分普遍, 但不同利用方式差別很大。就10.05mm顆粒而言, 林地明顯大于坡耕地和石漠化土地,說明在自然植被演替為次生植被或人工開墾利用后,喀斯特山地土壤表層出現(xiàn)砂化, 具有粗骨性土壤的征,草地果樹地 農(nóng)地坡耕地棄耕地石漠化地。各地類的細 菌和固氮菌數(shù)量遠 遠超過放線菌和真菌,最高達45倍,最低為1.4倍。林地、果樹地的微生物細菌數(shù)量占絕對優(yōu)勢,分別占微生物總量的69.7%和73 .3 % , 固 氮菌分別占19.8 %和18.6 % ,兩者合計分別占8 9.5 %和91.9 % 。 各菌種數(shù)量按地類排序分別是: 細菌為林地果樹地草地農(nóng)地 坡耕地棄耕地 石漠化地;放線菌為農(nóng)地草地林地果樹地棄耕地 坡耕地石漠化地;真菌為林地草地農(nóng)地果樹地坡耕地棄耕地 石漠化地;固氮菌為草地林地農(nóng)地果樹地坡耕地棄耕地石漠化地。細菌的數(shù)量以林地和果樹地最高,為農(nóng)地和草地的1.251.61倍; 相反農(nóng)地和草地的放線菌數(shù)量比果樹地和林地高,尤其是農(nóng)地較果樹地和林地增加了1.79和2.97倍;在真菌的分布上 ,林地和草地接近, 果樹地和農(nóng)地近于等量, 前兩者是后兩者的1.73倍和1.62倍;而石漠化地未見真菌;固氮菌以草地最高,分別是林地、果樹地、農(nóng)地、石漠化地的1.56 、1.97、1.79、17.97 倍。研究表明, 通過施肥或種植固氮植物,可提高土壤N素水平,增加土壤微生物的繁衍?？梢? 土地利用方式和集約經(jīng)營程度(施肥、管理等)對土壤環(huán)境的調節(jié)作用, 是增強土壤微生物活性、提高土壤質量、防止喀斯特石漠化的重要舉措。在陸地生態(tài)系統(tǒng)中, 土壤微生物生物量作為有機質降解和轉化的動力, 是植物養(yǎng)分重要的源和庫, 對植物營養(yǎng)元素轉化、有機碳代謝具有極其重要的作用, 通常以微生物量碳含量來表示。從研究結果可以看出，不同土地利用類型中表現(xiàn)為:林地草地果樹地農(nóng)地坡耕地棄耕地石漠化地, 表明不同土地利用方式下微生物量差異明顯。2.3.4土地利用方式對植物群落演替和物種多樣性的影響 從研究結果可得，在退耕還林(封山育林)初期, 蛇根草群落多樣性指數(shù)為0.96 ,均勻度為0.29 ,而優(yōu)勢度高達0.75。經(jīng)過13a的退耕恢復過程, 蛇根草已經(jīng)逐漸衰亡, 現(xiàn)已為青岡+圓果化香群落代替。 多樣性指數(shù)、均勻度明顯增高,優(yōu)勢度減少。同樣,密花樹-冷水花群落也逐步過渡到小葉欒樹+圓果化香群落。而石漠化區(qū)由于土壤被侵蝕殆盡, 基巖大面積裸露, 生境惡劣, 其鼠李-蛇根草群落在植物組成、多樣性等性狀無明顯變化, 需要進行長時期恢復。另外, 受人為不良耕作制度的影響, 耕地因土壤貧瘠而被迫退耕。 退耕地隨退耕年限增長土壤性狀趨于良好, 退耕地土壤肥力越來越高。 此時, 退耕地的植物變化進入次生演替階段。 巖溶植被具喜鈣性、耐旱性及石生性, 植被逆向演替快、順向演替難,生物資源集聚程度低的特點。從群落水平特征來看,退耕地多樣性指數(shù)、均勻度在退耕初期隨退耕年限的延長逐漸增大,在 17a以后趨于穩(wěn)定。從環(huán)境角度看,亞熱帶喀斯特環(huán)境條件下的退耕地植被演替, 隨時間的推移, 以鈣生的植物種代替了旱生的植物種。從時空分布來看, 退耕地在初期是以一年生雜草為優(yōu)勢種,到了后期,植被向鈣生和石生方向演替。表明土地利用強度越大,木本植物越少,草本植物種子越多,且以雜草為主?？梢? 土地利用方式的變化對次生植被及其種子庫有重要影響。3.結語 總的來說，要實現(xiàn)土地資源的可持續(xù)利用，就要對土地的各方面因素結合起來，綜合運用土地的特點，提高土地利用效率。采用不同土地利用方式和人為經(jīng)營生產(chǎn)活動方式后可明顯改善和恢復喀斯特石漠化地區(qū)的土壤環(huán)境和生態(tài)功能。通過土地資源的合理利用,可以大大提高土壤微生物數(shù)量, 增加微生物多樣性?？λ固厣絽^(qū)土地利用方式與植被演替的方式和進程的多樣性對喀斯特生態(tài)系統(tǒng)有重要影響。石漠化區(qū)經(jīng)過13a退耕還林后, 植物多樣性指數(shù)和均勻度分別由 0.96和0.29提高了1.92和0 .53,優(yōu)勢度由0.75降到0 .36。采用合適的土地利用和生產(chǎn)經(jīng)營活動方式, 輔于必要的生物措施,是恢復喀斯特石漠化地區(qū)土壤質量的有效途徑之一。參考文獻：1陳起偉.貴州巖溶地區(qū)石漠化時空變化規(guī)律及發(fā)展趨勢研究D. 貴州師范大學 20092熊康寧,黎平,周忠發(fā).喀斯特石漠化的遙感- GIS典型研究以貴州省為例.北京:地質出版社,2002 . 2628,453龍健,江新榮,鄧啟瓊,等.貴州喀斯特地區(qū)土壤石質荒漠化的本質特征研究.土壤學報,2005,42( 3):419 427.4王葆芳,賈寶全,楊曉暉,等.干旱區(qū)土地利用方式對沙漠化土地恢復能力的評價.生態(tài)學報, 2002,22( 12):20302035.5龍健,黃昌勇,滕應,等.礦區(qū)廢棄地土壤微生物及其生化活性.生態(tài)學報,2003,23(3):496503.6 Sweeting M M.Reflections on the development of Karst geomorphology in Europe and a comparison with its development in China. 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