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我国岩溶区面积344万km2,约占国土面积的1/3,其中裸露岩溶石山区约90.7万km2。以贵州省为核心的中国西南岩溶区,占全国土地面积的20.28%;碳酸盐岩出露面积53.26万km2,占该地区土地面积的27.36%;由于地质环境脆弱性大,敏感度高,面临人口超载和经济社会落后的双重压力,同时由于历史原因致使生态环境严重退化,出现了大面积基岩裸露的石漠化问题。土壤侵蚀是石漠化发生的直接原因,岩溶区土壤侵蚀的研究较为滞后。研究岩溶区各种自然及人为因素对碳酸盐岩溶蚀成土速率的影响,可为不同土地利用方式下土壤容许侵蚀量的确定提供依据;同时为研究岩溶区人类活动造成的土壤性质差异,深入探讨不同土地利用方式对溶蚀成土速率的影响,这对于探索出土壤退化演变过程和科学认识岩溶作用、合理利用和保护岩溶区土壤资源,以及土壤侵蚀防治和石漠化治理,发展岩溶区农村经济均有重要的科学意义和广泛应用前景。
本文以重庆市中梁山岩溶区为例,利用溶蚀试片法,选取林地、草地、园地、菜地和耕地5种当地主要的土地利用方式,获取不同土地利用方式下试片的溶蚀速率,并结合研究区地层酸不溶物含量,计算其成土速率。通过不同时间段和不同土地利用方式下试片溶蚀成土速率的比较,结合实验期间研究区的气象数据和染色法对降雨水分入渗情况的模拟,探讨不同土地利用方式和季节、降水的入渗等因素对碳酸盐岩溶蚀成土速率的影响。
实验结果表明:不同土地利用方式下试片两年的溶蚀速率相比较,除耕地5cm和20cm处外,其余试片的溶蚀成土速率2007-2008年都大于2009-2010年。且就同一土壤剖面不同层位两年的溶蚀成土速率变化趋势来看,耕地和菜地两年间的变化趋势较一致,草地、园地和林地的变化趋势大致相同。另外,不同土地利用方式下土壤剖面平均溶蚀成土速率大小的变化顺序都是一致的,依次为:林地>草地>菜地>耕地>园地。从试片的溶蚀成土物质来看,除耕地外,2009-2010年比2007-2008年的偏少,说明成土物质相对有所减小。不同土地利用方式下5cm处的试片两年成土物质的差异相对来说较小,随着深度的增加这种差异越大,但是差异的变化幅度有所降低。
夏半年在全年的试片溶蚀成土过程中的贡献大,各土地利用方式下的试片最大溶蚀成土速率都出现在夏半年。试片的夏半年成土物质占全年的比例都大于50%;而且对土壤剖面中20cm以上的试片溶蚀影响最为显著。夏半年气温高,降水多,土壤水分含量较大,相对于冬半年更有利于岩溶作用的进行,说明温度、降雨是溶蚀成土过程中重要的影响因素。但是,无论从夏半年还是全年来看,溶蚀成土速率的大小均为:林地>草地>菜地>耕地>园地,可见,土地利用方式的不同对土壤的理化性质产生的一系列影响,能够影响到土下碳酸盐岩的溶蚀成土过程。土下试片的岩溶作用受到土壤pH值、有机质、土壤含水量和孔隙度等相互作用的共同影响,即土下碳酸盐岩的溶蚀是多个因子及其相互影响综合作用的结果。
林地植被覆盖高,土壤性状较好,有机质含量高,溶蚀成土速率最大;且因其根系及枯枝落叶层的作用,土壤的保水、保肥能力较强,可以促进碳酸盐岩的溶蚀成土速率。相对于其他土地利用方式而言,有利于土层的不断增厚,因此,岩溶区提高林木植被覆盖率具有重要意义。