河南省土地利用與土地覆被類型對土壤質(zhì)量的影響研究

摘要：基于16d合成MODISNDVI數(shù)據(jù)提取的時間序列植被覆蓋度數(shù)據(jù)，采用一元線性回歸趨勢分析，對河南省2010-2014年植被覆蓋度的時空變化及其地形分異、土地利用/覆被變化的影響進行了定量分析。結(jié)果表明：（1）研究時段河南省植被覆蓋度整體呈快速上升趨勢，局部下降；（2）河南省植被覆蓋度變化存在明顯的地形分異，陡坡等植被恢復(fù)、重建和保育的主要區(qū)域植被覆蓋度增速顯著；（3）土地利用/覆被變化對植被覆蓋度的增加影響突出，土地利用/覆被類型變更區(qū)植被覆蓋度增速顯著高于未變化區(qū)域，退耕還林還草區(qū)增速尤其突出。上述結(jié)果表明，河南省植被保育、植被恢復(fù)和重建在植被覆蓋度提升方面取得了明顯成效。

關(guān)鍵詞：河南省；土地覆被；土壤質(zhì)量；影響

1、研究區(qū)概況

不同植被恢復(fù)類型對土壤養(yǎng)分含量有顯著影響。例如，地表植被覆蓋越大，土壤表層獲取的光和熱量會減少，進而增加土壤有機質(zhì)的累積。但有研究指出，林木的生長會產(chǎn)生大量抑制有機質(zhì)生成的物質(zhì)，因而林木和灌木的生長會減少土壤有機質(zhì)含量。以荒草地作為基準進行比較，種植馬鈴薯使0-40 cm土層的有機質(zhì)降低3639%，而種植檸條灌木（C korshinskii）使土壤有機質(zhì)增加了7528%。這是因為檸條屬于豆科植物，能夠通過對大氣中氮元素的吸收固定而不斷地提高土壤肥力。而良好的土壤肥力有利于植物的生長和發(fā)育，植物的繁榮生長就意味著更多的枯枝落葉被腐解為有機質(zhì)并返回土體，進而使得土壤肥力不斷得以提高，在土壤一植物系統(tǒng)中形成良性循環(huán)。

不同植被恢復(fù)類型對土壤全氮含量有著顯著的影響，但對硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的影響不是很顯著。油松林地的土壤氮素含量高于農(nóng)地、棄耕地和人工牧草地。不同土地利用類型下土壤氮素含量呈現(xiàn)變異。研究結(jié)果表明，農(nóng)地轉(zhuǎn)化為灌木地、荒草地、油松林地、棄耕地和人工草地會增加土壤氮索的含量。這主要是由于不同植被對土壤氮素的吸收、積累和轉(zhuǎn)化的效率不同而引起的。同時，土壤氮素的分布與植物根系的分布有著密切的關(guān)系。許多研究發(fā)現(xiàn)，固氮植物（如豆科植物）種類會顯著增加土壤氮含量，但也有研究表明，固氮植物種類與地表土壤氮的積累并沒有相關(guān)關(guān)系。不同植被恢復(fù)類型下土壤磷存儲和積累的差異主要是地球化學(xué)和生物循環(huán)過程的不同而引起的。從農(nóng)地轉(zhuǎn)化為其他非農(nóng)用地類型（荒草地、灌木地、油松林地、棄耕地和人工牧草地），土壤全磷含量并無差異。然而統(tǒng)計結(jié)果顯示，不同植被恢復(fù)類型對土壤速效磷含量有著顯著影響。不同植被恢復(fù)類型下土壤速效磷含量變異很大。農(nóng)地表土層（0-20 cm）的土壤速效磷含量高于其他用地類型，這主要是由于耕作過程中施用磷肥而造成的[2]。

2、結(jié)果與分析

不同植被恢復(fù)類型下土壤剖面養(yǎng)分含量均呈現(xiàn)明顯的層次性，植被恢復(fù)導(dǎo)致土壤養(yǎng)分表層富集，主要表現(xiàn)為表土層（0～20cm）土壤養(yǎng)分含量高于下層土壤（20-40 cm），這可能與上層不僅受植物根系的影響，而且受枯枝落葉及小氣候環(huán)境影響較大有關(guān)。土壤養(yǎng)分含量表現(xiàn)為表土層（0～20cm）大于下土層（20-40 cm），反映了植被對土壤養(yǎng)分的表聚效應(yīng)。

土壤有機質(zhì)是評價土壤質(zhì)量的一個重要指標，它不僅能增強土壤的保肥和供肥能力，提高土壤養(yǎng)分的有效性，而且可促進團粒結(jié)構(gòu)的形成，改善土壤的透水性、蓄水能力及通氣性等。不同植被恢復(fù)類型土壤有機質(zhì)含量變化如圖1所示。

不同植被恢復(fù)下不同土層的土壤有機質(zhì)差異顯著（P<001）。植被恢復(fù)后土壤有機質(zhì)含量大幅增加。如以農(nóng)地為對照，0～20cm土層土壤有機質(zhì)含量的增幅大小依次為：灌木地（1623%）>油松林地（1048%）>山杏林地（983%）>棄耕地（971%）>荒草地（892%）；而20-40 cm土層土壤有機質(zhì)含量的增幅依次為：灌木地（1307%）>棄耕地（1071%）>油松林地（944%）>荒草地（942%）>山杏林地（923%）[3]。總體來說，土壤有機質(zhì)的增加幅度以灌木地（沙棘灌叢1465%）>棄耕地（自然恢復(fù)植被1024%）>喬木林地（油松、山杏林地974%）>荒草地（917%）。可見，人工灌木恢復(fù)對土壤的培肥作用高于喬木林地，農(nóng)地棄耕進行自然恢復(fù)也有很好的土壤培肥作用，而自然荒草地由于植被稀疏，其年生物量較少，故枯落物較少且枯落物分解補充土壤養(yǎng)分較少，土壤相對比較瘠薄。

河南省土壤生態(tài)系統(tǒng)的氮素主要取決于生物量的積累和土壤有機質(zhì)分解的強度。植被類型、水熱狀況和土壤侵蝕的強度等都會影響土壤氮素含量。植被恢復(fù)可以增加土壤全氮含量。與農(nóng)地相比，植被恢復(fù)后不同土層土壤全氮含量均呈現(xiàn)增加趨勢（圖2）。由于小流域土壤生態(tài)系統(tǒng)近似于一個封閉系統(tǒng)。因此，土壤氮素含量主要取決于生物量的積累和有機質(zhì)的分解強度。對于0-20 cm土層土壤全氮在不同植被下表現(xiàn)出顯著差異（P=001），而對20-40 cm土層來說，土壤全氮含量差異不明顯，主要是由于成土作用過程中養(yǎng)分表聚作用導(dǎo)致的。

結(jié)論：土地利用/覆被類型變更區(qū)植被覆蓋度增速顯著高于未變化區(qū)域，退耕還林還草區(qū)增速尤其突出，河南省植被保育、植被恢復(fù)和重建在植被覆蓋度提升方面取得了明顯成效。

參考文獻：

[1]代永春，施昆，戴朦夢，等.地形因子對北京市土地覆蓋變化的影響研究[J].價值工程，2015，09：327-329.

[2]李麗，劉曉東，梅再美.喀斯特石漠化地區(qū)土地利用/覆被變化及驅(qū)動力因素研究——以貴州省安龍縣2000～2010年為例[J].貴州科學(xué)，2015，02：75-81.

[3]孫慶齡，馮險峰，肖瀟.武陵山區(qū)植被凈第一性生產(chǎn)力的時空格局及其與地形因子的關(guān)系[J].地球信息科學(xué)學(xué)報，2014，06：915-924.

作者簡介：汪珂麗（1994.5-），女，漢族，河南省商丘市柘城縣，學(xué)生，本科，研究方向：地理信息系統(tǒng)專業(yè)。