论文摘要
土壤特性具有时空变异性,人类活动对土壤质量的时空变异具有深刻影响。退田还湖是人为改变生态环境的一项重要措施,将对土壤理化特性及生物学特性产生深刻影响,退田还湖工程实施后土壤质量变化的长期动态监测和研究是评价“退田还湖”工程实施后生态学效应的重要组成部分之一。本研究选取洞庭湖退田还湖工程实施中三个不同退田还湖模式(自然状态,种植芦苇,种植杨树)下的典型“双退”区(青山垸、官垸、小集成)为研究对象,通过对土壤物理性质、化学性质和生物学特性的空间和水平分布特征的比较,揭示退田还湖后土壤生态特征的变化,通过对农田、滩地及退田还湖区等不同生态系统类型的土壤特征的比较研究及其相关性分析以阐明退田还湖后土壤生态特征变化的成因。主要结果如下:1.退田还湖后土壤颗粒组成的分布特征对各个系统不同剖面深度的土壤颗粒分析表明,土壤颗粒组成均不受土壤剖面深度的影响,三种“退田还湖”模式的土壤颗粒组成更接近于农田生态系统,但随退田还湖方式的不同而存在显著差异。研究发现,以种植杨树作为湿地恢复模式促进了粘粒和粉粒的形成;以种植芦苇为恢复方式的官垸样地中,土壤特征由于经常受洪水的影响而使土壤物理性质有向自然生态系统转化的趋势。以恢复自然湖泊为方式的青山垸样地中,土壤物理特性无明显变化。2.退田还湖后土壤化学性质的分布特征除全钾以外,其它养分都是表层高于下层,具有明显的表聚效应。小集成样地能够快速累积有机质,全磷,全钾;官垸样地土壤有机质有所下降,而全磷含量增加;青山垸样地中全量元素与水田,旱田相比没有表现出变化。3.退田还湖后土壤酶活性的分布特征土壤酶活性的空间分布除了过氧化氢酶不受剖面影响外,均表现为表层显著高于中下层。土壤酶活性对不同生态系统类型的响应并不是在整个土壤剖面中完全相同,可见,不同生态系统类型中,土壤间和土壤上下层之间的土壤有机残体分解强度以及土壤中腐殖质合成强度均存在一定的差异。土壤酶活性在三种不同的退田还湖模式中表现为,小集成样地过氧化氢酶活性显著增加,其他酶活性保持不变;官垸样地蔗糖酶、磷酸酶活性有所下降;青山垸样地中各个酶活性与水田,旱田相比,没有表现出差异性。4.洞庭湖区土壤性质之间的相关关系研究对不同退田还湖模式下土壤特性的相关关系研究表明,不同退田还湖模式恢复下的土壤均以有机质作为土壤理化性质与酶活性联系的桥梁。由以上结果可知,小集成样地能够通过快速的积累土壤的营养元素,提高部分土壤酶活性来有效的改善土壤质量;官垸样地土壤质量则相对得到不同程度的降低;青山垸样地没有表象出明显的变化,并维持与农田生态系统相似的土壤功能。小集成样地土壤质量虽然得到一定改善,但是由于它是以人工林为主,与天然林相比,人工林是人为控制下形成的生物群落,具有不稳定性。同时,湖区大量种植杨树已经造成了造纸厂大量涌现的环境问题。从总体上来说,八年时间的退田还湖并没有预想恢复的那么快,退田还湖后土壤生态过程并不是短时间内能恢复的。可见,人类破坏后的生态系统恢复是个缓慢的过程。本文研究发现,土壤有机质可作为土壤理化性质与酶活性联系的桥梁。有机质的含量与土壤生产力密切相关,因此,在退田还湖进程中,提高生产力、增加生物产量可能是快速提高土壤生态环境的可行方式。