喀斯特土壤抗蚀性对不同土地利用方式的响应

李会， 周运超， 刘娟， 李玲

(1.贵州大学 林学院，550025，贵阳；2.贵州省森林资源与环境研究中心，550025，贵阳；3.普定喀斯特生态系统观测研究站，562101，贵州普定)

喀斯特土壤抗蚀性对不同土地利用方式的响应

李会1,2， 周运超1，2，3†， 刘娟1， 李玲1

(1.贵州大学 林学院，550025，贵阳；2.贵州省森林资源与环境研究中心，550025，贵阳；3.普定喀斯特生态系统观测研究站，562101，贵州普定)

为了解喀斯特地区不同土地利用方式土壤的抗蚀性能，探讨喀斯特地区能否沿用黄土高原土壤抗蚀性研究的方法，在普定陈旗小流域内测定6种喀斯特地区典型土地利用方式土壤的抗蚀性指标，并进行主成分分析。结果表明：衡量普定陈旗小流域土壤抗蚀性的3个最佳指标是有机质质量分数、>0.5 mm水稳性团聚体质量分数和抗蚀性指数；不同土地利用方式土壤的抗蚀性大小顺序为，灌草地>稀疏灌丛地>火烧迹地>复合植被>幼林地>坡耕地。说明土地利用方式和强度的改变，使地表植被和土壤理化性质发生变化，进而影响土壤的抗蚀性指标，导致土壤抗蚀性相应变化。积极的人为活动益于增强土壤抗蚀性，破坏地表植被和土壤结构的人为活动降低土壤抗蚀性。结合全坡面大径流场水土流失监测结果发现，土壤抗蚀性大小顺序与水土流失监测结果不一致，同时喀斯特地区土壤抗蚀性研究存在大量矛盾，说明喀斯特地区土壤抗蚀性研究直接套用黄土高原土壤抗蚀性研究的方法值得商榷。

喀斯特； 土壤抗蚀性； 土地利用方式； 主成分分析

喀斯特石漠化是我国西南地区面临的最为严峻的生态环境问题。贵州高原正处在我国西南喀斯特地区的中心地带，分布面积最广泛、发育最复杂[1]。贵州省喀斯特面积占全省土地总面积的73.6%，全省95%的县(市)有喀斯特分布[2]。喀斯特地区大部分土壤的母质是石灰岩、白云岩等碳酸盐类岩石，成土物质少、风化速率慢，使喀斯特地区成土缓慢[2-3]，土层浅薄，岩石裸露率高，土被不连续，土壤渗漏性强、持水量低[1]。加上湿润的气候条件，土壤极易随水流失，形成类似荒漠化的独特景观即石漠化。不合理的人为活动更加剧了石漠化进程[2]，使喀斯特地区土壤侵蚀严重，生态环境持续恶化。

土壤作为被侵蚀的对象，其抵抗侵蚀的能力是影响水土流失的重要因素。朱显谟[4]等曾把土壤抗蚀性区分为抗蚀和抗冲2种性能：抗蚀性指土壤抵抗径流对其分散和悬浮的能力，主要取决于土粒和水的亲和能力；抗冲性指土壤抵抗径流对土壤的机械破坏和推动下移的能力，主要取决于土粒间和微结构间的胶结力和土壤结构体间抵抗离散的能力。土壤抗蚀性是土壤侵蚀研究的重要内容之一，除与土壤理化性质等内在因素有关外, 还受降雨特性和土地利用状况等外部因素的影响[5]。土地利用方式作为人类利用土地的综合反映，其变化不仅可以改变地表植被覆盖与植物类型，还会引起土壤管理措施的改变。土地利用方式不同，土壤结构、孔隙状况及团聚体结构不同，因而其土壤抗蚀性也不同[6]。虽然目前涉及土壤抗蚀性方面的研究报道不少，但大部分集中在黄土高原[7-8]及紫色土地区[9]。喀斯特地区由于环境本身的特殊性和复杂性，土壤侵蚀的研究极为薄弱，贵州喀斯特地区不同土地利用类型土壤抗蚀性的报道比较缺乏。

土壤抗冲性主要采用蒋定生[10]设计的原状土冲刷水槽法测定；但由于试样较小，采集时难免有扰动，很难准确地反映土壤的抗冲性能。在陈旗小流域内，已用全坡面大径流场法，对6种不同土地利用方式的地表径流量和土壤流失量进行监测[11]，克服了这一缺点，较为准确地反映了不同土地利用方式土壤的抗冲性。在此基础上对陈旗小流域6种典型土地利用方式土壤的抗蚀性进行研究，以探索喀斯特土壤抗蚀性对不同土地利用方式的响应机制，了解该地区6种典型土地利用方式土壤的抗侵蚀能力，并结合监测结果，探讨喀斯特地区土壤抗蚀性研究能否沿用黄土高原土壤抗蚀性研究的方法，为防治该区域土壤侵蚀与退化、恢复生态环境提供一定的参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

陈旗小流域(E 105°43′30″～105°44′42″,N 26°15′36″～26°15′56″)位于贵州省安顺市普定县后寨河流域内，流域面积1.29 km2，最低海拔1 338 m，最高海拔1 491 m。地形起伏大，山坡陡峻。下伏基岩为三叠系中统关岭组灰岩和泥灰岩。流域内的土壤以石灰土为主，分布不连续，平均厚度为20～40 cm。研究区属于亚热带季风湿润气候区， 全年湿润多雨、年均气温15.1 ℃，月平均气温最低一般在3～6 ℃，最高在22～25 ℃。降水时空分布不均，多集中在5—9月，多年平均降水量为1 336 mm[11]。年蒸发量920 mm。研究区植被以灌丛和次生林为主，主要物种有蔷薇科、壳斗科和樟科等，如小果蔷薇(RosacymosaTratt.)、火棘(Pyracanthafortuneana(Maxim.) Li)、白栎(QuercusfabriHance)、红叶木姜子(LitsearubescensLecomte)、柏木(CupressusfunebrisEndl.)、响叶杨(PopulusadenopodaMaxim)、香椿(Toonasinensis(A.Juss.)Roem.)等，农作物主要有水稻(OryzasativaL.)、玉米(ZeamaysLinn.Sp.)、大豆(Glycinemax(Linn.)Merr)等。

在研究区选择幼林地、 稀疏灌丛地、 坡耕地、 灌草地、 火烧迹地、 复合植被6种西南岩溶坡地典型土地利用类型，依山势建立了6个坡度基本相同的全坡面大型径流场(图1、表1)。各径流场下伏基岩岩性差异不大，岩层产状基本水平[11-12]。灌草地火烧后，被当年自然生长的灌丛和蕨类覆盖；火烧迹地火烧后人为剪除自然生长的灌丛和蕨类而保持原状，后未进行人工干预；幼林地及其周边20世纪80年代开始毁林伐木，2000年左右开始封山育林；坡耕地及周边70年代初期毁林开荒，1985年后成

为坡耕地；稀疏灌丛地及周边1980年以前已开始进行放牧、樵采等人为活动，至今过度放牧仍十分严重；复合植被及周边1980年以前为原生常绿落叶混交林，后经放牧、樵采等人为活动，下部已退化成草地和稀疏灌丛，上部也逐渐退化为灌木为主的次生林，面积各占50%[11]。

GCD：灌草地；HSJD：火烧迹地；YLD：幼林地；PGD：坡耕地；XSGC：稀疏灌丛地；FHZB：复合植被，下同。GCD: shrub-grass land; HSJD: burned land; YLD: young forest; PGD: sloping farmland; XSGC: grazing shrub land; FHZB: mixed vegetation. The same below. 图1 研究区径流场布设示意图Fig.1 Location of run off plots in Chenqi catchment

表1 样地基本特征及土壤基本理化性质

1.2 实验处理及相关计算公式

研究地点在中科院普定喀斯特生态定位研究站，土样采自陈旗小流域内已经设置的径流场。用S型取样，各样品取1 kg，土样采集后用四分法分取一部分，除渣、风干、过筛、封好备用，各径流场重复3次，测定土壤有机质质量分数、土壤机械组成等指标。在各径流场选择3个有代表性的地点用环刀法测定原状土壤容重，同时取一整块土壤，剥去土块表面直接与土锹接触而已变形的部分，均匀地取内部未变形的土样(约2 kg)，置于封闭的不锈钢盒内，运回室内测定土壤团聚体、抗蚀指数等指标。

土壤颗粒分析采用比重计法测定，土壤团聚体采用机械筛分法测定，水稳定性大团聚体采用湿筛法(约德文法)测定，微团聚体采用吸管法测定，土壤有机质质量分数采用重铬酸钾外加热法测定，土壤容重采用环刀法测定[13]。抗蚀指数测定：将采集的原状土风干后筛分，用直径5 mm孔的筛子选取5～7 mm粒径的土粒30颗，放在5 mm孔径筛子上并浸入水中，然后置于静水中进行观测，每隔1 min计录崩塌的土粒数，连续记录10 min，重复3次，取平均值，然后计算出抗蚀指数S。

抗蚀指数S、团聚状况、团聚度、分散率、分散系数的计算式如下：S=(总土粒数-崩解土粒数)/土粒总数×100% ；团聚状况/%=(>0.05 mm微团聚体)-(>0.05 mm机械组成)；团聚度/%=团聚状况/(>0.05 mm微团聚体)；分散率/%=(<0.05 mm微团聚体)/(<0.05 mm机械组成)；分散系数/%=(<0.001 mm微团聚体)/(<0.001 mm机械组成)。

1.3 数据处理

一般的数据处理采用Excel2003软件。主成分分析采用SPSS17.0统计分析软件。

2 结果与分析

2.1 土壤团聚体稳定性特征分析

如表2所示：各土地利用类型土壤干筛团聚体质量分数较高，<0.25 mm干筛团聚体质量分数为96.6%～97.9%。各粒级干筛团聚体分布不均匀，以7～5 mm和5～2 mm 2个大粒级为主，累积质量分数在79.8%～89.2%之间，其中>5 mm团聚体质量分数为69.3%～81%，小粒级团聚体质量分数低。湿筛处理后，不稳定团聚体发生崩解，大粒径团聚体数量明显减少而小团聚体数量增加。>5 mm湿筛团聚体与干筛团聚体相比减少量从大到小依次为：坡耕地(39.29%)>复合植被(20.88%)>幼林地(18.25%)>稀疏灌丛地(13.57%)>火烧迹地(5.18%)>灌草地(4.6%)。>0.25 mm湿筛团聚体与干筛团聚体相比减少量从大到小依次为：坡耕地(11.66%)>幼林地(7.04%)>复合植被(4.93%)>火烧迹地(4.25%)>灌草地(2.73%)>稀疏灌丛地(1.67%)。坡耕地减少量最多，表现出干筛大团聚体多而湿筛小团聚体多的特点，土壤干时结块、遇水易分散[14]。

研究[15]表明>0.25 mm水稳性团聚体质量分数直接受有机质质量分数影响。一般而言，用有机质质量分数和水稳性团聚体质量分数评价土壤抗蚀性时，二者之间的变化基本是一致的。除坡耕地外，研究区有机质质量分数和水稳性团聚体质量分数之间的关系基本符合这一规律。各样地土壤有机质质量分数较高(62.7～87.9 g/kg)，水稳性团聚体质量分数也较高。坡耕地土壤>0.25 mm水稳性团聚体质量分数最低(稀疏灌丛地>灌草地>复合植被>火烧迹地>幼林地>坡耕地)，>5 mm水稳性团聚体质量分数也最低，仅为31.21%，不到稀疏灌丛地的一半，但其土壤有机质质量分数较高。

稀疏灌丛地和灌草地土壤结构破坏率极低，为1.69%和2.79%。复合植被和火烧迹地土壤结构破坏率较低，为5.02%和4.35%。幼林地和坡耕地土壤结构破坏率最高。

表2 干、湿筛团聚体和结构破坏率

2.2 土壤机械组成、微团聚体质量分数及以微团聚体质量分数为基础的抗蚀性指标

土壤质地对土壤抗蚀性能的影响表现在不同粒径的土壤颗粒组合抵抗径流分散和悬浮的能力不同，粒径组成越均匀，稳定性越差，反之则越稳定[16]。如表3所示，各土地利用类型土壤颗粒以<0.01 mm物理性黏粒为主，质量分数为59.59%～68.32%，<0.01 mm物理性黏粒质量分数由大到小为幼林地(68.32%)>稀疏灌丛地(67.16%)>坡耕地(66.91%)>复合植被(66.83%)>火烧迹地(64.76%)>灌草地(59.59%)。<0.001 mm黏粒质量分数差异较大，为14.36%～25.22%，灌草地、火烧迹地、幼林地、坡耕地<0.001 mm黏粒质量分数较小，稀疏灌丛地和复合植被样地黏粒(<0.001 mm)质量分数最高，超过25%，是最少的灌草地的近2倍。黏粒质量分数高的土壤能保护有机质免于生物降解，使有机质分解趋于缓慢，这与稀疏灌丛地有机质质量分数高有关。

表3 机械组成、微团聚体质量分数

各土地利用类型土壤微团聚体以>0.25 mm为主，质量分数介于59.57%～79.51%之间，>0.25 mm微团聚体质量分数排序为灌草地>火烧迹地>幼林地>复合植被>稀疏灌丛地>坡耕地。0.25～0.05 mm微团聚体质量分数幼林地和坡耕地较高为7.45%和7.05%，其余样地质量分数较低，介于4.6%～5.8%之间。<0.001 mm微团聚体质量分数较少，介于3.97%～5.55%之间。

各径流场以微团聚体质量分数为基础的抗蚀性指标(土壤团聚状况、团聚度、分散率和分散系数)规律不明显。

2.3 土壤抗蚀指数

抗蚀指数反映土壤抗崩塌能力，抗蚀指数越大抗崩塌能力越强[17]。

图2 不同土地利用类型土壤抗蚀指数Fig.2 Indexes of soil anti-erosion of different land use types

实验结果显示各样地土壤抗蚀指数均较大，最小的幼林地土壤抗蚀指数都高达97.22%。灌草地和火烧迹地土壤的抗蚀指数最大，在实验过程中土粒未崩解，说明其土壤在水中不易分散，抗蚀能力最强，稀疏灌丛地和复合植被土壤的抗蚀指数较小，坡耕地土壤抗蚀指数略高于幼林地。

2.4 抗蚀性指标主成分分析

经过主成分分析[18]将原来的14个因子缩减到2个主成分(用F1和F2表示)。如表4所示，F1贡献率达56.512%，F2贡献率达31.621%，二者累计贡献率达88.133%，占总变异的绝大部分，信息损失量仅11.867%。可以满足主成分分析对信息损失量的要求，所以只需取前2个主成分进行分析。

表4 总方差分析结果

将提取的2个主成分因子荷载矩阵与其特征值按式(1)计算得到特征向量[19](表5)

(1)

式中：Aik为第k个主成分第i个指标的特征向量；aik为k个主成分第i个指标的因子载荷；λk为第k个主成分的特征根。

对F1贡献率最大的是有机质质量分数、>0.5 mm水稳性团聚体质量分数、抗蚀指数、分散系数(而分散系数规律不明显)等，对F2贡献率最大的是土壤密度、<0.001 mm颗粒质量分数、分散率(分散率规律不明显)。由此可知，有机质质量分数、>0.5 mm水稳性团聚体质量分数、抗蚀指数是评价土壤抗蚀性的3个最佳指标。密度、<0.001 mm颗粒质量分数次之。

将原抗蚀指标与特征向量经矩阵运算后得到各主成分得分Fk(表5)，最后按式(2)和式(3)得到土壤抗蚀性综合主成分F=1.804F1+0.755F2。

(2)

和

(3)

式中：Fk为第k个主成分的得分；F为土壤抗蚀性综合主成分得分；wk为第k个主成分的特征值占提取主成分特征值之和的比例；m为主成分特征值的个数。

计算抗蚀性指标主成分分析综合指数，结果表明：不同人为作用下土壤的抗蚀性排序为：灌草地(2.00)>稀疏灌丛地(1.75)>火烧迹地(0.71)>复合植被(0.14)>幼林地(-1.62)>坡耕地(-2.99)。

表5 因子载荷矩阵和特征向量

注：X1：有机质质量分数；X2：密度；X3：<0.001 mm颗粒；X4：<0.01 mm颗粒；X5：<0.05 mm颗粒；X6：>0.25 mm干筛团聚体；X7：>0.25 mm水稳性团聚体；X8：>0.05 mm水稳性团聚体；X9：结构破坏率；X10：抗蚀指数；X11：团聚状况；X12：团聚度；X13：分散率；X14：分散系数。Note:X1: Organic matter content;X2: Bulk density;X3:<0.001 mm particle;X4:<0.01 mm particle;X5:<0.05 mm particle;X6:>0.25 mm dry aggregates;X7:>0.25 mm water-stable aggregate content;X8:>0.05 mm water-stable aggregate content;X9:Rate of structural damage;X10:Anti-erodibility index;X11:Aggregation condition;X12:Aggregation degree;X13:Dispersion rate;X14:Dispersion coefficient.

综上，灌草地和稀疏灌丛地土壤有机质质量分数、水稳性团聚体质量分数最高，水稳性良好，结构破坏率极低，土壤抗蚀性强。灌草地灌丛和蕨类自然生长而未受到人为干扰，地表枯落物没有被收获而自然分解，归还到土壤中，且灌草根系丰富，增加土壤有机质来源，改善土壤理化性质，使土壤中大粒级水稳性团聚体增加。稀疏灌丛地原本植被覆盖良好，有乔木生长，林下灌木草本多，地表枯落物丰富，生物归还量大，后因放牧樵采，破坏了植被；但牲畜粪便在一定程度上补充了有机质，加上牲畜践踏使地下死根质量分数升高[20]，并使土壤动物及微生物复杂多样，加快有机物分解转化，故其有机质质量分数最高，水稳性团聚体质量分数最高，土壤抗蚀性较强。火烧迹地则因人为剪除自然生长的灌丛和蕨类使植被生长受到破坏，植被覆盖低，生物归还量少，有机质质量分数和水稳性团聚体质量分数较低，土壤抗蚀性较灌草地弱得多。封育幼林地毁林伐木后植被状况较差，封育初期植被覆盖率还很低，新的植被系统尚未形成，积累的有机质有限，形成的水稳性团聚体少，土壤抗蚀性较弱。说明毁林伐木后封山育林，土壤抗蚀性的提高需要一个缓慢的过程，因此保护现有植被具有重要意义。坡耕地施用农家肥，人为加入了有机质，土壤有机质质量分数较高而>0.25 mm和>5 mm大粒径水稳性团聚体质量分数均最低，中间粒级团聚体质量分数明显高于其他土样。这是因为坡耕地种植作物，不断翻动土壤，使部分大粒级水稳性团聚体在形成过程中受人为干扰而停止。水稳性团聚体质量分数相同时，团粒越大，抗蚀性越强[21]。故坡耕地土壤水稳性差，抗蚀性弱。

3 讨论

喀斯特土壤抗蚀性对不同土地利用方式的响应:土地利用方式改变人为活动的方式和强度，改变地表植被和土壤理化性质，进而影响土壤抗蚀性指标，土壤抗蚀性随之改变。不同土地利用方式土壤抗蚀性差异较大。

抗冲抗蚀性结果矛盾：土壤抗蚀性与抗冲性虽是2种不同的性能，但它们既有区别又有联系[22]。有研究发现土壤抗冲性变化规律与抗蚀性吻合，土壤抗蚀性强弱与抗冲性强弱趋于一致[13，23]。全坡面大径流场监测的土壤流失量[11]能够准确反应陈旗小流域6种土地利用类型土壤的抗冲性能。而土壤抗蚀性大小顺序与之不一致(稀疏灌丛地土壤抗蚀性较强而土壤流失量最大，坡耕地土壤抗蚀性最弱而土壤流失量并不是最大的，幼林地土壤抗蚀性较弱而流失量最小)。这一方面可能因为稀疏灌丛地放牧樵采，人畜践踏破坏土壤结构，使土壤板结，密度增大，加上其土壤黏粒质量分数高，容易形成地表泥泞，随水流失。坡耕地人为翻耕，破坏水稳性团聚体形成，降低了土壤抗蚀性；但使土壤松散，密度减小，提高了其土壤的下渗与蓄水能力，降雨较小时不易形成径流(降雨量大时易造成水土流失)，加上采用坡改梯等保护性耕作措施，使其土壤流失量较小。另一方面，这些矛盾让我们对抗蚀性研究结果的准确性和可靠性产生了疑问。

喀斯特地区土壤抗蚀性研究方法适用性问题：土壤抗蚀性涉及因素多而复杂, 目前对土壤抗蚀性的一些认识还局限于现象，机理仍不清晰，土壤抗蚀性评价指标复杂多样，各因子间相互作用而且变化较大，所以表征土壤抗蚀性的指标尚未达成一致[5]。以往研究通常选取多个指标用主成分分析方法筛选出评价特定研究区土壤抗蚀性的最佳指标，然后根据综合得分评价土壤的抗蚀性。喀斯特地区一般沿用常态地貌土壤抗蚀性研究的方法。

土壤抗蚀性大小顺序与全坡面径流场土壤流失监测量不一致。一方面在于喀斯特地区土壤空间异质性高，抗蚀性指标测定时，只取少量土壤样品，研究尺度较小，无法代表径流小区的真实情况；另一方面，查阅相关文献发现在土壤抗蚀性研究中存在一些问题。例如：1)不同研究筛选的最佳评价指标不同。有研究发现以微团聚体质量分数为基础的指标是评价土壤抗蚀性的最佳指标，而有研究[24]发现喀斯特地区运用土壤微团聚体类指标评价土壤抗蚀性还存在一些问题。本研究中以微团聚体质量分数为基础的指标规律不明显，说明以微团聚体质量分数为基础的抗蚀性指标不适宜用于喀斯特地区土壤抗蚀性研究。2)有些指标对抗蚀性的影响具有双重性。如坡面上，土壤细颗粒物质在径流侵蚀下更容易流失，而细颗粒物质在土壤有机质和黏结物作用下，更有利于形成团粒结构增强土壤抗蚀性，因此土壤质地对土壤抗蚀性影响具有双重作用[25]，实际应用时难以判断。3)有些指标对抗蚀性的影响不一致甚至相反。如有研究[13]发现土壤抗蚀性与土壤密度呈负相关关系，也有研究[26]表明当土壤密度小于1.27 g/cm3时，土壤的抗蚀性随着土壤密度的增大而增加。4)土壤抗蚀性研究中还出现很多与经验相悖的结果。5)很多研究的结论之间不一致甚至相互矛盾。有研究[13]表明石灰岩土壤抗蚀性>白云岩，也有研究[27]发现土壤可蚀性石灰岩>白云岩，二者正好相反；6)喀斯特地区土层浅薄、岩石裸露率高、石砾质量分数高，对土壤抗蚀性影响很大，而土壤抗蚀性研究时，除密度反映石砾影响，其余大部分指标均没有体现这些因素。因此，喀斯特地区土壤抗蚀性研究沿用黄土高原地区土壤抗蚀性研究方法值得商榷。

4 结论

衡量普定陈旗小流域不同土地利用方式土壤抗蚀性的3个最佳指标是有机质质量分数、>0.5 mm水稳性团聚体质量分数和抗蚀性指数。土壤抗蚀性大小顺序为：灌草地(2.00)>稀疏灌丛地(1.75)>火烧迹地(0.71)>复合植被(0.14)>幼林地(-1.62)>坡耕地(-2.99)。

积极的人为作用益于增强土壤抗蚀性，破坏地表植被和土壤结构的人为活动使土壤抗蚀性减弱。灌草地灌丛和蕨类自然成长，植被覆盖良好，土壤抗蚀性强。火烧迹地和复合植被地表植被遭到破坏后，土壤抗蚀性下降。坡耕地虽人为加入有机质，但因频繁翻耕使土壤水稳性团聚体质量分数最低，土壤的抗蚀性最弱。幼林地毁林伐木后封山育林，土壤抗蚀性仍较弱。说明毁林伐木后土壤抗蚀性提高需要一个漫长的过程，保护现有植被具有重要意义。

土壤抗蚀性大小顺序与土壤流失量监测结果不一致，原因在于土壤抗蚀性研究时取样少，研究尺度小，未考虑喀斯特地区的特殊性和复杂性；同时，喀斯特地区土壤抗蚀性研究时存在大量矛盾：因此喀斯特地区土壤抗蚀性研究直接套用黄土高原地区土壤抗蚀性研究方法有待商榷。

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(责任编辑：郭雪芳)

Responses of Karst soil anti-erodibility to different land use types

Li Hui1,2, Zhou Yunchao1,2,3, Liu Juan1, Li Ling1

(1.College of Forestry, Guizhou University, 550025，Guiyang, China; 2.Research Center of Forest Resources and Environment in Guizhou Province, 550025， Guiyang, China; 3.Puding Karst Ecosystem Research Station of Guizhou Province, 562101, Puding, Guizhou, China)

The objectives of this study were to understand the responses of soil anti-erodibility to the ways of land use in Karst region and to explore whether soil anti-erodibiliy methods used in loess plateau could be applied in Karst area. Six typical land use types in Karst region, i.e., shrub-grass land, grazing shrub land, burned land, mixed vegetation, young forest, and sloping farmland in Chenqi catchment of Puding County, Guizhou Province, were used to test soil anti-erodibility indexes such as soil organic matter, soil bulk density, soil texture, micro-aggregate, aggregation degree, dispersion rate, dispersion coefficient, construction/destruction rate, and water stable aggregate, and major influencing factors were analyzed. The three major indexes affecting soil anti-erodibility were content of soil organic matters, water stable aggregate (bigger than 0.5 mm) and anti-erodible index. Soil erodibility was in the order of shrub-grass land (2.00) > grazing shrub land (1.75) > burned land (0.71) > mixed vegetation (0.14)> young forest (-1.62) > sloping farmland (-2.99). Soil anti-erodibility changed with the ways and intensity of karst land use which affected plant cover and soil physical and chemical characteristics. Soil anti-erodibility was enhanced by positive human activities; however it was weakened if plant cover and soil structure were destroyed. Compared with the monitoring results from the entire slope of the large-scale runoff site in Chenqi catchment, the order of soil anti-erodibility differed from that of soil erosion, and a lot of contradictory results existed among the studies of Karst region. The contradictions include: 1) the chosen indexes were different among different researches; 2) some indexes repeatedly affected soil anti-erodibility; 3) some indexes affected soil anti-erodibility positively and also negatively; 4) many results in the soil anti-erodibility studies were inconsistent with our own experiences; 5) soil anti-erodibility was affected greatly by the characteristics of Karst thin soil, rocky desertification and gravels. Most of the indexes except for soil bulk density did not include the information of gravels. In this way, it is unreliable to simply copy soil anti-erodibility methods from loess plateau into the study of karst soil erodbility.

Karst; soil anti-erodibility; land use type; principal component analysis

2014-11-24

2015-08-02

项目名称：国家重大科学研究计划“基于水—岩—土—气—生相互作用的喀斯特地区碳循环模式及调控机理”(2013CB956702)；中国科学院战略性先导科技专项“典型石漠化地区植被恢复和增汇技术的试验示范”(XDA05070405)；贵州省百人次高层次人才创新项目(QHKRC- 2015- 4022)

李会(1988—)，女，硕士研究生，助理工程师。主要研究方向：水土保持与荒漠化防治。E-mail: libuhui777@163.com

†通信作者简介：周运超(1964—)，男，博士生导师，教授。主要研究方向：森林土壤学。E-mail: fc.yczhou@gzu.edu.cn

S157.1

A

1672-3007(2015)05-0016-08