河南省土地利用與土地覆被類型對土壤質量的影響研究

摘要：基于16d合成MODISNDVI數據提取的時間序列植被覆蓋度數據，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、重建和保育的主要區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/覆被類型變更區植被覆蓋度增速顯著高于未變化區域，退耕還林還草區增速尤其突出。上述結果表明，河南省植被保育、植被恢復和重建在植被覆蓋度提升方面取得了明顯成效。

關鍵詞：河南省；土地覆被；土壤質量；影響

1、研究區概況

不同植被恢復類型對土壤養分含量有顯著影響。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的累積。但有研究指出，林木的生長會產生大量抑制有機質生成的物質，因而林木和灌木的生長會減少土壤有機質含量。以荒草地作為基準進行比較，種植馬鈴薯使0-40 cm土層的有機質降低3639%，而種植檸條灌木（C korshinskii）使土壤有機質增加了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，在土壤一植物系統中形成良性循環。

不同植被恢復類型對土壤全氮含量有著顯著的影響，但對硝態氮和銨態氮的影響不是很顯著。油松林地的土壤氮素含量高于農地、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變異。研究結果表明，農地轉化為灌木地、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系。許多研究發現，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關系。不同植被恢復類型下土壤磷存儲和積累的差異主要是地球化學和生物循環過程的不同而引起的。從農地轉化為其他非農用地類型（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。然而統計結果顯示，不同植被恢復類型對土壤速效磷含量有著顯著影響。不同植被恢復類型下土壤速效磷含量變異很大。農地表土層（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、結果與分析

不同植被恢復類型下土壤剖面養分含量均呈現明顯的層次性，植被恢復導致土壤養分表層富集，主要表現為表土層（0～20cm）土壤養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境影響較大有關。土壤養分含量表現為表土層（0～20cm）大于下土層（20-40 cm），反映了植被對土壤養分的表聚效應。

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

不同植被恢復下不同土層的土壤有機質差異顯著（P<001）。植被恢復后土壤有機質含量大幅增加。如以農地為對照，0～20cm土層土壤有機質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，土壤有機質的增加幅度以灌木地（沙棘灌叢1465%）>棄耕地（自然恢復植被1024%）>喬木林地（油松、山杏林地974%）>荒草地（917%）。可見，人工灌木恢復對土壤的培肥作用高于喬木林地，農地棄耕進行自然恢復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分較少，土壤相對比較瘠薄。

河南省土壤生態系統的氮素主要取決于生物量的積累和土壤有機質分解的強度。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。植被恢復可以增加土壤全氮含量。與農地相比，植被恢復后不同土層土壤全氮含量均呈現增加趨勢（圖2）。由于小流域土壤生態系統近似于一個封閉系統。因此，土壤氮素含量主要取決于生物量的積累和有機質的分解強度。對于0-20 cm土層土壤全氮在不同植被下表現出顯著差異（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分表聚作用導致的。

結論：土地利用/覆被類型變更區植被覆蓋度增速顯著高于未變化區域，退耕還林還草區增速尤其突出，河南省植被保育、植被恢復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.喀斯特石漠化地區土地利用/覆被變化及驅動力因素研究——以貴州省安龍縣2000～2010年為例[J].貴州科學，2015，02：75-81.

[3]孫慶齡，馮險峰，肖瀟.武陵山區植被凈第一性生產力的時空格局及其與地形因子的關系[J].地球信息科學學報，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，學生，本科，研究方向：地理信息系統專業。