黔西南喀斯特山区石漠化景观时空格局对土壤水分的影响机制

The degradation of ecosystem formed different degrees of rocky desertification landscape in Karst mountain area of Guizhou Province, at present, the comprehensive research about the interaction of each factor and its effect on ecological process of degradation ecosystem in Karst is still deficiency , especially the lack of study on landscape heterogeneity and process mutual effect in small-scale, and the long-term adaptation mechanism of Karst vegetation that in the soil water deficient is also lack of understanding.Thus, this study is plan to choose five different degradation degree karst depression (extremely severe, severe, moderate, light, and potential Rocky Desertification) which relatively independent, in Huajiang of the southwestern Guizhou Province, conduct a study about ecological pattern- ecological processes of soil moisture-ecological functions of soil moisture, study and analysis the characteristic and law of temporal spatial distribution of soil water and its influence factor, and discuss the effect of temporal spatial distribution of soil water on ecological processes in landscape scale. Meanwhile, study the response of suitable vegetation in the condition of temporary drought and long-term drought by using photosynthetic system and stable carbon isotope technique, throw light on the process of ecosystem in small-scale degraded Karst and ecosystem services of soil which act as reservoir in Karst mountain area, this study have important realistic meaning for the treatment of Karst drought and ecological restoration in southwest of China.

贵州岩溶山区生态系统退化形成了不同程度的石漠化景观，目前对退化岩溶生态系统各因子的相互作用及对生态过程的影响仍缺乏综合研究，尤其缺乏在小尺度上对岩溶退化生态系统景观异质性格局与过程相互作用的研究，对岩溶植被对土壤水分亏缺的长期适应机理缺乏了解。本项目选择黔西南花江示范区5个相对独立的不同退化程度岩溶洼地封闭系统(极强度、强度、中度化、轻度和潜在石漠化)，进行生态格局-土壤水分生态过程-土壤水分生态功能研究，研究景观尺度上土壤水分的时空变异规律，分析景观尺度上土壤水分的时空间变异特征和影响因子，探讨土壤水分时空变化在景观尺度上对生态过程的影响。同时，应用光合作用测定系统和稳定碳同位素技术分析适生植被在土壤水分临时性干旱和长期干旱胁迫的响应，阐明小尺度岩溶退化生态系统的作用过程和土壤作为岩溶山区贮水库的生态服务功能，对指导我国西南地区岩溶性干旱及生态恢复治理具有重要的现实意义。

我国西南喀斯特山区土壤水分亏缺已成为当地植被恢复、石漠化治理和陆地生态系统生产力可持续发展的主要限制性因素之一。项目以黔西南花江喀斯特干热峡谷地区为例，探讨了不同石漠化程度的岩溶洼地生态系统及不同小生境的土壤水分时空变异特征及其影响因素；通过监测当地典型植物叶片的光合生理指标和δ13C值，分析了适生植被在土壤水分临时性干旱和长期干旱胁迫下的响应，对理解岩溶生态系统退化恢复的内在机理，指导我国西南地区岩溶性干旱及生态恢复治理具有重要的现实意义。研究表明：①强度石漠化土壤主要是由单一的粗颗粒垒结而成，土壤含水量低，毛管持水量和田间持水量分别是无石漠化土壤的47.7%和42.8%；不同小生境中的土壤水分状况石沟最好、石槽最差；多年生的阔叶林木对土壤深层水分的影响较大。②随着喀斯特石漠化强度的增加，生境逐步从湿润、空气湿度大的中性生境向干旱、空气湿度小的生境发展，土面的蒸发强度逐渐加大，土壤干旱频繁出现，土壤表层和次表层的含水量减少，造成植物水分胁迫生长，植物群落向旱生群落方向演变，导致土壤水分的保持能力和入渗、再分配过程发生变化。③石漠化程度越重，土壤的各级水稳性团聚体含量越低，大小团聚体的分配不合理，以>0.25mm团聚体所占比例最大，且团聚体从大到小所占比例有逐渐增加的趋势；花椒林土壤团聚体含量高，对土壤水分的保持具有明显作用。④4种植物（香椿、乌桕、华南云实、长茅草）的生理参数均随着土壤水分下降总体表现为下降的趋势。在干旱胁迫下，其中乌桕的叶片相对含水量降低最显著，抗旱性较强。⑤潜在石漠化样地内植物叶片δ13C的平均值显著低于强度、中度、轻度石漠化样地的叶片δ13C平均值；而强度、中度及轻度石漠化之间则不存在显著差异。表明石漠化一旦发生便对植物水分利用效率产生直接影响，而植物生理功能对环境因子改变的适应是敏感、及时的。