典型喀斯特洼地植被恢复过程中土壤碳氮储量动态及其对极端内涝灾害的响应

西南喀斯特地区是我国主要的生态脆弱区之一,石漠化严重,旱涝灾害频发。植被恢复是提升脆弱生态系统土壤碳氮固持的有效方式,但该区不同植被恢复方式土壤碳氮动态监测的研究还很缺乏。本研究以典型喀斯特峰丛洼地为对象,选取人工林、牧草地、人工林+牧草地、撂荒地自然恢复4种最主要的植被恢复方式为研究对象,以耕地作为对照,对比分析退耕前(2004年)、退耕10年(2014年)和13年后(2017年)土壤碳氮储量动态变化特征。其中2004—2014年研究区未发生极端内涝灾害, 2014—2017年连续发生2次极端内涝灾害事件。研究结果表明,退耕10年后, 4种恢复方式下土壤有机碳(SOC)储量均显著增加,但退耕13年后,除撂荒地SOC持续增加外,其他3种恢复方式下SOC表现出下降趋势。植被恢复后土壤全氮(TN)储量提升相对缓慢,退耕10年仅牧草地显著增加,退耕13年后人工林+牧草和撂荒地TN增加,且撂荒地在退耕后呈持续增加趋势。相关性分析结果表明,土壤交换性Ca~(2+)与SOC、TN均呈显著正相关关系,且与2014年相比, 2017年不同植物恢复方式下土壤交换性Ca~(2+)均显著下降,这可能与研究区2015年和2016年连续内涝灾害有关。以上结果说明,不同恢复方式均能显著提升喀斯特地区土壤碳氮固持,并以自然恢复最佳,其生态系统能有效抵御极端气候灾害带来的负面影响。     

喀斯特地区不同年限桂牧1号象草草地土壤养分特征

人为干扰和管理措施对喀斯特地区生态恢复影响显著。本研究以典型喀斯特地区种植1年(1-y G)、5年(5-y G)和7年(7-y G)的桂牧1号杂交象草(Pennisetum purpureum cv.Guimu-1)栽培草地为研究对象,以玉米(Zea mays)种植地(CK)作为对照,分析不同建植年限下栽培草地对地上部分生物量、土壤养分含量及微生物量碳的影响。结果表明,1)建植年限对桂牧1号草地地上部分生物量影响显著(P0.05),表现为7-y G1-y G5-y G。2)桂牧1号草地0-50cm土层土壤N、P、K随建植年限呈现先下降后升高的趋势,建植5年的牧草地土壤N、P、K养分含量普遍较低;土壤有机碳含量在各土层均以建植7年草地最高,5年草地最低。土壤表层(0-10 cm)微生物生物量碳表现为1-y G5-y G7-y G,且7年草地分别比1年和5年草地增加了32.37%和19.18%。3)桂牧1号草地土壤有机碳、全氮、全磷、全钾含量及土壤表层微生物生物量碳均高于相应土层玉米地,而碱解氮、速效磷和速效钾含量则刚好相反。因此,相比玉米农耕地,桂牧1号栽培草地能有效提高喀斯特地区土壤肥力,其中,以建植7年的草地固碳效果最好,"种草养畜"是喀斯特地区生态恢复与重建的有效措施。