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本研究在充分吸收地理科学、土壤学、生态经济学、恢复生态学、生态系统健康理论等学科的理论、方法和研究成果的基础上,综合运用“3S”技术、野外观测、样本采集与室内化验分析、模型运算等技术手段与方法,以广西都安县澄江小流域为研究案例,展开喀斯特小流域土地利用土壤效应与生态系统健康评价及调控的实证研究。主要研究结论如下:
(1)综合分析土壤表层物理性质各主要指标,人工恢复20年以上林地土壤物理性质最优,灌丛地、灌草丛地、草地、人工恢复5~10年林地、退耕地次之,梯土化旱地、旱地、坡耕地最差。
(2)各土地利用方式中,土壤表层有机质、全量养分、有效养分均存在较大差异。其中,人工恢复20年以上林地土壤表层有机质、全氮、水解氮以及梯土化旱地土壤表层全磷、全钾的含量最高;坡耕地土壤表层有机质、全磷、速效磷、退耕地土壤表层水解氮以及人工恢复20年以上林地土壤表层速效钾的含量最低。
(3)从总量上看,灌草丛地和草地表层土壤微生物总数量最大,退耕地和人工恢复5~10年林地最小;人工恢复20年以上林地和人工恢复5~10年林地的土壤微生物多样性指数较高,旱地最低;人工恢复20年以上林地土壤过氧化氢酶、转化酶、蛋白酶、脲酶活性均高于其它用地类型,退耕地和旱地最低。
(4)流域石漠化生态系统恢复演替过程中,土壤表层容重、比重、pH逐渐减小,总孔隙度、导电率和含水量逐渐增加;各恢复阶段土壤表层全钾、速效磷与原生林地相差不显著,有机质、全氮、全磷、速效钾、水解氮等含量比原生林地减少幅度较大;中度、轻度石漠化、坡耕地土壤酶活性处于较低水平,人工恢复20年以上林地及次生林地土壤酶活性均大幅度提高,接近原生林水平。
(5)流域石漠化生态系统恢复演替各阶段,土壤退化指数从小到大依次为:原生林地<次生林地<人工恢复20年以上林地<人工恢复5~10年林地<灌丛地<草丛地<灌草丛地<退耕地<坡耕地<轻度石漠化<中度石漠化。
(6)流域生态系统服务功能总价值为38820万元,其中,物质生产最高,休闲与旅游最低,经济价值较为突出。流域自然特征、生态系统功能和社会人文健康度分别为0.480、0.480和0.448,整个生态系统健康度为0.472,处于亚健康状况。