元江干热河谷区侵蚀对土壤生产力影响的定量研究

自上世纪中后期全球粮食危机以来，土壤侵蚀导致的生产力损失引起了人们的高度重视，侵蚀与土壤生产力损失间的定量研究逐渐成为土壤科学的重要研究内容。干热河谷区生态系统脆弱、土壤侵蚀强烈、土地生产力严重降低，是我国水土流失的重点治理地区。本项目选取面积集中、分布连续的元江典型干热河谷区，采取小区构建、野外观测以及室内分析相结合的方法，监测不同侵蚀程度小区的土壤理化性质特征及作物生长状况，获取第一手观测数据，以分析干热河谷区"侵蚀-土壤理化性质-作物产量"间的相互关系，判识影响干热河谷区作物产量的关键性土壤因子，揭示干热河谷区侵蚀对土壤理化性质及作物产量的定量影响，构建以土壤理化性质为自变量的生产力评价模型。为干热河谷区土地资源的合理利用和保护、农业发展政策的制定以及退化耕地土壤生产力的恢复提供科学依据。

干热河谷区生态系统脆弱、土壤侵蚀强烈、土地生产力严重降低，是我国水土流失的重点治理地区。本项目以元江干热河谷区为研究对象，利用配土法构建了18个具有不同侵蚀厚度的人工模拟小区，同时在老寨小流域内调查选择了44个具有不同侵蚀程度的自然作物监测样点，基于人工模拟小区和自然监测样点不同侵蚀程度下土壤理化性质及作物产量为期三年的动态监测，定量评价干热河谷区侵蚀对土壤生产力的影响、判识侵蚀条件下影响干热河谷区土壤生产力的关键因子、构建适宜于研究区的土壤生产力评价模型。结果表明：随着侵蚀程度的增加，自然监测样点和人工模拟小区的土壤养分含量都有逐渐降低、而土壤容重逐渐增加的趋势，酸碱度和土壤含水量则无显著变化；随着侵蚀程度的增加，玉米株高、生物产量以及经济产量都有显著降低的趋势。但人工模拟小区难于真正模拟侵蚀对土壤理化性质的影响过程，夸大了侵蚀对土壤养分和作物产量的影响效果，平均每侵蚀1cm土壤，人工模拟条件下的玉米减产率较自然条件下高出约0.73%，因而自然监测条件下的结果更能反映干热河谷区侵蚀对土壤生产力的影响。与未遭受明显侵蚀的监测样点相比，干热河谷区平均每侵蚀1 cm表层土壤导致的玉米减产率为0.133 t.ha-1，平均每年侵蚀导致的玉米减产量为0.013t.ha-1.a-1，该值要显著高于世界平均水平。速效钾是侵蚀条件下影响干热河谷区土壤生产力的关键因子，其次为酸碱度、有机质以及粘粒含量。基于监测结果构建了干热河谷区的土壤生产力评价模型MPI，该模型能解释63.53%的玉米单产变化。从而为干热河谷区土地资源的合理利用和保护、农业发展政策的制定以及退化耕地土壤生产力的恢复提供科学依据。