Explicación de indicadores geológicos ambientales importantes
Introducción: La tasa de exposición de rocas es la proporción del área de roca expuesta sin vegetación o cobertura de suelo con respecto al área total. La formación de desertificación rocosa es un proceso evolutivo en el que la superficie de la tierra queda expuesta gradualmente como un paisaje desértico. Por lo tanto, la tasa de exposición de las rocas es el indicador más intuitivo del proceso de desertificación rocosa. La erosión diferencial de la roca madre carbonatada hace que la superficie del lecho rocoso se ondula fuertemente, formando cuevas, cuevas y ríos subterráneos de varios tamaños, que proporcionan espacio para la acumulación de suelo residual. La distribución desigual de los materiales del suelo superficial es un problema importante para el. lecho rocoso en áreas kársticas Una razón importante para la exposición del área.
Importancia: El lecho rocoso queda expuesto en una gran superficie, por un lado, expuesto a la luz solar, formando un microclima seco y cálido, que limita el crecimiento de la vegetación. La función de almacenamiento de los recursos hídricos se reduce, lo que no puede garantizar el crecimiento de las plantas de las fuentes de agua. Además, debido a la baja cobertura vegetal, la intensidad de la erosión del suelo aumenta, acelerando el proceso de erosión del suelo en zonas montañosas rocosas. La vegetación en las zonas montañosas kársticas se compone principalmente de especies pétreas amantes del calcio, con una estructura comunitaria simple, y la cadena alimentaria se altera e interrumpe fácilmente. A medida que el medio ambiente se deteriora, los tipos de vegetación se degradan, los árboles altos son reemplazados gradualmente por pequeños arbustos típicos y luego las rocas quedan expuestas gradualmente y la biomasa de la comunidad disminuye a medida que las rocas quedan expuestas gradualmente. Por lo tanto, las tasas de exposición de las rocas ilustran el grado de destrucción de los hábitats kársticos desde una perspectiva ecosistémica.
La exposición de las rocas, como signo de degradación de la superficie, se mide y registra fácilmente mediante tecnología de detección remota. Por lo tanto, la combinación de monitoreo de campo y tecnología de detección remota se ha convertido en uno de los métodos importantes para monitorear la desertificación rocosa.
Razones naturales o provocadas por el hombre: la razón natural es que la roca madre carbonatada está expuesta en un área grande, formando un entorno ecológico hostil con menos suelo, menos agua, más rocas y sequía, lo que limita el crecimiento de las plantas. Las causas provocadas por el hombre incluyen actividades como la deforestación, la remoción de césped, la excavación de raíces de árboles, la quema de paja y la urbanización.
Entorno aplicable: área de distribución de rocas carbonatadas.
Escala espacial: de la parcela a la mesoescala/de la escala regional a la escala global.
Método de medición: Medición en campo o interpretación de tecnología de teledetección para obtener información.
Frecuencia de medición: trimestral, anual o anual, según el caso.
Limitaciones de los datos y el seguimiento: Hay cambios graduales y cambios repentinos en el proceso de desertificación rocosa. La degradación de la vegetación, la degradación del suelo y la degradación de la superficie tienen diferentes tasas de degradación y recuperación, y la tasa de roca desnuda no representa necesariamente el grado de desertificación rocosa. Por lo tanto, es difícil describir la misma esencia de diferentes tipos de desertificación centrándose únicamente en los cambios en la morfología de la superficie e ignorando los cambios en los procesos ecológicos de los sistemas terrestres causados por la desertificación rocosa.
Aplicaciones pasadas y futuras: el Centro de Detección Remota y Exploración Geofísica Aérea de Tierras y Recursos de China se refiere a los estándares de clasificación de desertificación existentes, basados en la proporción de lecho rocoso expuesto en el área total, la estructura y las características de distribución de los lecho rocoso y estructura de la vegetación El paisaje ecológico de exposición de rocas carbonatadas en esta área se divide en cuatro niveles, a saber, sin desertificación rocosa (exposición de rocas <30%), desertificación rocosa leve (exposición de rocas 30% ~ 50%) y desertificación rocosa moderada. (El 50% de la roca queda expuesta).
De acuerdo con los estándares de clasificación anteriores, el Centro de Detección Remota utilizó la tecnología "3S" para realizar un estudio integral y sistemático de la desertificación rocosa en todas las áreas kársticas del suroeste y completó la "Base de datos espacial de la desertificación rocosa en Montañas kársticas del suroeste (1:500000))". Hemos dominado el área de distribución, la región espacial y las características del entorno ecológico de diversos grados de desertificación rocosa en el área kárstica del suroeste de 105.000 km2, y hemos establecido una base de datos y un mapa electrónico para proporcionar información sobre el estado actual de la desertificación rocosa regional.
2. Intensidad de la erosión del suelo
Introducción: La erosión del suelo es un indicador indispensable para evaluar la salud y el funcionamiento de los ecosistemas en zonas kársticas. La erosión del suelo no sólo reduce el suelo, reduce la diversidad y riqueza de nutrientes y materia orgánica del suelo, afecta el crecimiento de la vegetación y los cultivos, sino que también provoca gravísimos desastres geológicos y problemas ambientales, como el bloqueo de la superficie, ríos subterráneos y embalses. Cuando llegan fuertes lluvias, las tuberías subterráneas se bloquean y no pueden drenarse a tiempo, lo que provoca inundaciones, por lo que muchas tierras de cultivo suelen quedar inundadas. Según estimaciones del volumen de transporte de sedimentos de los principales ríos de las zonas kársticas de la provincia de Guizhou, la cantidad total de materiales formadores de suelo que se pierden en Guizhou cada año es aproximadamente igual a su producción de 60 años. Por lo tanto, la erosión del suelo es la principal causa del hundimiento del suelo y de la cobertura discontinua del suelo en las zonas montañosas kársticas, que eventualmente evoluciona hacia la desertificación rocosa.
La estructura especial del perfil del suelo en las zonas montañosas kársticas intensifica la erosión del suelo y la desertificación rocosa en las laderas. Los perfiles del suelo en las zonas montañosas kársticas suelen carecer de la capa C (capa de transición). Obviamente, existen diferentes interfaces blandas y duras entre la roca madre carbonatada de la matriz y la capa superior del suelo, lo que reduce en gran medida la adhesión y la afinidad entre la roca y el suelo. Es fácil causar erosión del suelo y desertificación rocosa cuando es estimulada por la lluvia.
Hay una gran cantidad de ríos subterráneos y cuevas en la zona kárstica del suroeste, por lo que, además de la erosión de las laderas, el agua y el suelo también se pierden en los ríos subterráneos a través de sumideros.
La pendiente topográfica es un factor que influye en la erosión del suelo. Tomando como ejemplo la provincia de Guizhou, que tiene la desertificación rocosa más grave, las nuevas estructuras se han elevado con fuerza, el karst se ha desarrollado verticalmente y el terreno tiene grandes fluctuaciones. La pendiente del terreno de la provincia es de 21,5, y el 35% tiene pendientes superiores a 25°. La existencia de grandes zonas de fuertes pendientes proporciona sin duda condiciones favorables para la erosión del suelo, dando lugar a la desertificación rocosa. Los campos de bajo rendimiento representan el 75,8% de la superficie total de tierra cultivada de la provincia y el 80% se encuentran en tierras cultivadas en pendiente.
En la evaluación de la desertificación rocosa kárstica provocada por la erosión hídrica y del suelo, especialmente en estudios a gran escala, la pendiente del terreno es uno de los indicadores más importantes. Según las normas de clasificación de la intensidad de la erosión del suelo emitidas por el Ministerio de Recursos Hídricos, la pendiente del terreno y la cobertura vegetal son los indicadores básicos de clasificación. La política de devolver las tierras agrícolas a bosques implementada en los últimos años también utiliza una pendiente > 25° como límite para devolver las tierras agrícolas a bosques. Debido a que la capa de suelo en pendientes pronunciadas con una pendiente > 25° es poco profunda, una vez que se destruye la cubierta vegetal, es difícil restaurarlo. El proyecto de pendiente a escalera, muy defendido en la agricultura, también se basa en la pendiente del terreno.
Además de la pendiente del terreno, las precipitaciones también son un factor importante en la erosión del suelo. La mayor parte de la erosión del suelo se produce durante lluvias intensas o fuertes lluvias. Los deslizamientos de tierra y los flujos de escombros son fenómenos intensos de erosión del agua y del suelo que generalmente se desarrollan a lo largo de fallas y valles en las montañas Hengduan del oeste de China meridional y en la meseta central y occidental de Yunnan-Guizhou. Otro factor que incide en la erosión del suelo es la cubierta vegetal. Las raíces de la vegetación tienen un efecto fijador del suelo y las ramas y hojas caídas de las plantas actúan como una capa protectora, ayudando a reducir el impacto de las gotas de lluvia en el suelo.
En general, se cree que el rendimiento anticorrosión del suelo está relacionado con el contenido de materia orgánica. Cuanto menor es el contenido de materia orgánica, más débil es la anticorrosión del suelo. Dado que la capa superficial del suelo calcáreo concentra la mayor parte de la materia orgánica del suelo, el contenido de materia orgánica del suelo debajo de la capa superficial disminuye rápidamente. Una vez que se produce la destrucción de la vegetación y la erosión del agua y del suelo, la capa superior del suelo rica en materia orgánica y nutrientes para las plantas se erosionará, se destruirá la buena estructura del suelo, se reducirá el índice de estabilidad del agua del suelo y el coeficiente estructural, y la capacidad anti-erosión del suelo disminuirá. se reducirá significativamente y se intensificará la erosión del agua y del suelo.
Importancia: La erosión del suelo se ha convertido en el problema ambiental más importante del mundo. Esto se debe a que la erosión del suelo amenaza la productividad de nuestro planeta, incluidos los alimentos, las fibras y los recursos renovables. Se estima que la erosión del suelo ha provocado que 400 millones de hectáreas de tierra pierdan productividad en los últimos 50 años. Por otro lado, la erosión de los sedimentos y la consiguiente pérdida de nutrientes y pesticidas también han causado una grave contaminación del medio ambiente humano, como la calidad del aire y del agua, y han desencadenado una serie de otros problemas ambientales.
Causas naturales o provocadas por el hombre: La erosión del suelo es un proceso natural muy complejo, causado principalmente por la erosión hídrica y la erosión eólica. La causa natural es el levantamiento de la corteza cenozoica, la incisión de los ríos y múltiples movimientos tectónicos, que provocaron el desarrollo de fallas y pliegues en la zona kárstica del suroeste, formando fuertes pendientes y diversos accidentes geográficos. Inducido, acelerado o retrasado por la actividad humana. La plantación en pendientes pronunciadas (> 25°) y el pastoreo excesivo, la deforestación, la construcción de carreteras, la minería y la urbanización acelerarán la erosión del suelo.
Entorno aplicable: áreas de distribución de rocas carbonatadas, especialmente zonas de pendiente.
Escala espacial: parcela a mesoescala/escala regional.
Métodos de medición: la erosión del suelo se puede medir utilizando muchos métodos, como pilotes enterrados para medir la altura del suelo; la recolección de sedimentos se mide mediante zanjas y la tasa de erosión del suelo se puede calcular mediante ecuaciones de predicción de la erosión; , como la ecuación general de pérdida de suelo.
Frecuencia de medición: trimestral y anual, dependiendo de las condiciones locales y parámetros de medición.
Limitaciones de los datos y el seguimiento: La erosión del suelo es el factor más directo que afecta a la desertificación rocosa. En la actualidad, la cantidad de pérdida de agua y suelo en las zonas rocosas desertificadas puede no ser grande, pero el grado de pérdida de agua y suelo es grave. En general, no se puede dar por sentado que exista poca correlación entre la erosión del suelo y la desertificación rocosa. La desertificación rocosa es la forma más grave de erosión del suelo y ha alcanzado una etapa de desarrollo en la que no hay suelo ni flujo. Faltan métodos eficaces de seguimiento de fenómenos extremos ocasionales, como deslizamientos de tierra y flujos de escombros.
Aplicaciones pasadas y futuras: La evaluación del impacto ambiental de la erosión del suelo es un área de investigación que ha atraído mucha atención en los últimos años. Existe una necesidad urgente de llevar a cabo un seguimiento dinámico a largo plazo y a gran escala de la erosión del suelo, para, por un lado, vigilar el impacto de las políticas y medidas de gestión de la tierra sobre la erosión y la migración, y, por otro, vigilar el impacto de la la erosión del suelo sobre la degradación de la tierra, la contaminación del aire y del agua. La cuantificación de la erosión del suelo es un problema difícil y un desafío para futuras investigaciones sobre la erosión del suelo.
Xiong Kangning y otros propusieron un estándar de clasificación de seis niveles para la desertificación rocosa kárstica basándose en la situación real en Guizhou (Tabla 2-13). Con base en este estándar, se clasificaron los niveles de desertificación de rocas kársticas en la provincia de Guizhou.
Tercero, agua kárstica superficial
Introducción: Las zonas kársticas superficiales son diversas formas individuales kársticas irregulares y microformas del relieve formadas en rocas carbonatadas superficiales mediante una intensa karstificación. Consiste en una fuerte capa kárstica. con franjas irregulares, y su límite inferior es rocoso con karst no desarrollado. A medida que aumenta la profundidad, el desarrollo de fisuras en la zona kárstica superficial se ralentiza rápidamente hasta detenerse, provocando que la zona kárstica superficial forme un acuífero, que tiene la función de almacenar agua subterránea. Forma una estructura hidrogeológica binaria especial en la zona kárstica, con el sistema de agua kárstica superficial como cuerpo principal y la tubería del río subterráneo como cuerpo principal.
Tabla 2-13 Tabla estándar para la intensidad de clasificación de la desertificación rocosa kárstica de rocas carbonatadas
La estructura espacial dual de la superficie y el subsuelo causada por una intensa karstificación a largo plazo conduce a fugas de agua superficial La profundidad de las aguas subterráneas y la sequía y la escasez de agua en la superficie hacen que las aguas kársticas superficiales sean especialmente importantes. No sólo puede retrasar el tiempo de infiltración de la lluvia en la zona superficial, sino también hacer que la vegetación la utilice más, formar géiseres superficiales para sustentar el ecosistema suprayacente y regular y almacenar conjuntamente el sistema hidrológico kárstico con el ecosistema. Además, si la capa superficial está bien cubierta con vegetación y suelo, puede aumentar efectivamente la recarga de infiltración de lluvia. En muchas áreas kársticas, aunque la cobertura del suelo es incompleta o las rocas están expuestas en grandes áreas, hay una gran cantidad de residuos erosionados en las zonas kársticas superficiales, y el nivel de fertilidad del suelo que queda en las zanjas, grietas y canales de piedra es relativamente alto. Si la zona kárstica superficial puede proporcionar suficiente agua y nutrientes, las raíces de las plantas pueden crecer en estas grietas e incluso formar frondosos bosques kársticos. Formando así un buen ecosistema.
Importancia: La amplia distribución del agua kárstica superficial es una condición importante para que los residentes de las zonas montañosas kársticas del suroeste se reúnan y se reproduzcan. El agua kárstica superficial no sólo proporciona agua doméstica para humanos y animales, sino que también es la fuente de agua más importante para el crecimiento de la vegetación y los cultivos. Sin embargo, desde mediados del siglo XIX, con la destrucción de los bosques, la función de regulación ambiental del agua superficial se ha debilitado, la erosión del suelo se ha acelerado, el agua de manantial se ha podrido y la calidad del agua se ha deteriorado. La mayor parte del agua kárstica superficial sólo forma escorrentía de superfiltración durante las fuertes lluvias y luego fluye fuera de la superficie en forma de agua de manantial kárstica superficial. Durante la estación seca, los manantiales kársticos superficiales generalmente dejan de fluir y las condiciones del hábitat evolucionan hacia hábitats hostiles con sequía y baja humedad del aire, lo que exacerba el proceso de desertificación rocosa. Los datos de seguimiento de la calidad y cantidad del agua kárstica superficial no sólo proporcionan una alerta temprana de cambios en el entorno ecológico, sino que también son la base básica para formular estrategias de prevención y control de la desertificación rocosa.
Razones naturales o provocadas por el hombre: el agua kárstica superficial está controlada principalmente por el clima, la litología, la estructura, la forma del relieve y la vegetación. Las actividades humanas, como la tala de árboles y la recuperación a gran escala, han reducido la capacidad de la vegetación para conservar las fuentes de agua; la sobreexplotación del agua kárstica superficial, la descarga de desechos tóxicos y peligrosos y la fertilización de cultivos cambiarán la calidad y cantidad de la superficie. agua kárstica.
Entorno aplicable: áreas de distribución de rocas carbonatadas, especialmente áreas de reunión de multitudes.
Escala espacial: de la parcela a la mesoescala/de la escala regional a la escala global.
Método de medición: Con un caudalímetro se puede medir el caudal de los manantiales kársticos superficiales, así como el nivel del agua en el punto de toma de agua (pozo, piscina, etc.). ) se puede medir directamente. O utilizando un medidor automático de nivel de agua para una medición continua.
Frecuencia de medición: una vez al mes o trimestralmente, o de forma continua, dependiendo de las condiciones locales y los parámetros de medición.
Limitaciones de los datos y el seguimiento: La distribución espacial y temporal del agua kárstica superficial es extremadamente irregular, lo que dificulta determinar la representatividad de un sitio en particular.
Aplicaciones pasadas y futuras: se ha llevado a cabo un monitoreo a largo plazo de la cantidad y calidad del agua de manantial kárstico superficial en muchos lugares de las áreas kársticas del suroeste para comprender los efectos de regulación y almacenamiento de las zonas kársticas superficiales en recursos hídricos.
Cuatro. Condiciones del suelo
Introducción: El proceso de desertificación rocosa es esencialmente un proceso de degradación de la tierra. La distribución, espesor, contenido de nutrientes y composición del suelo, así como la estructura del suelo y el valor del pH afectan directamente al tipo y evolución de la vegetación. La investigación de parcelas de muestra típicas y el análisis de las propiedades físicas y químicas del suelo muestran que con el proceso de desertificación rocosa se produce una sucesión inversa de vegetación, aumenta la densidad aparente, disminuye la porosidad y el contenido de agua natural y el contenido de carbono orgánico del suelo también tienden a disminuir. disminuir.
Los indicadores del suelo incluyen los siguientes subindicadores principales: espesor del suelo, estructura del suelo, textura del suelo, capacidad de retención de agua del suelo, materia orgánica del suelo, elementos nutrientes y valor del pH.
1. Espesor del suelo
El proceso de formación del suelo en las zonas kársticas es lento, la capa de suelo es delgada y el suelo de cobertura es discontinuo, lo que restringe seriamente el crecimiento y la composición de especies. vegetación y es un factor importante en el frágil ecosistema kárstico.
2. Estructura del suelo
Las partículas sólidas del suelo rara vez existen como partículas individuales, sino que a menudo interactúan entre sí y se acumulan en agregados de diferentes tamaños y formas. La combinación y disposición de estos agregados se denomina estructura del suelo.
La estructura del suelo afecta el número, tamaño y distribución de los poros del suelo, afectando así el intercambio de agua, nutrientes, aire y calor entre el suelo y el mundo exterior, y afectando la migración y transformación de materia y energía en el suelo. La estabilidad de los agregados depende del medio de conexión (como la materia orgánica o la cal) y de las fuerzas que los alteran (como la erosión pluvial y la labranza). La buena estructura del suelo y los polímeros a menudo se deterioran por la pérdida de materia orgánica debido a la erosión. La pérdida de materia orgánica da como resultado una estabilidad reducida del polímero y la formación de costras en o cerca de la superficie de muchos suelos, especialmente suelos con alto contenido de lodo y bajo contenido de materia orgánica. Las cáscaras duras reducen aún más la permeabilidad y la permeabilidad, aumentando la escorrentía superficial. La densidad del empaque generalmente aumenta con la erosión. La evaluación de la estructura del suelo tiene en cuenta dos parámetros: densidad aparente y permeabilidad.
(1)Peso unitario. La densidad aparente se define como la masa de suelo dividida por el volumen total ocupado por las partículas del suelo, el agua y el aire. Se mide como el peso por unidad de volumen de suelo. Los cambios en la densidad aparente están relacionados con la gravedad específica y las proporciones relativas de partículas sólidas orgánicas e inorgánicas y la porosidad del suelo.
(2)Permeabilidad (I). La velocidad a la que el agua ingresa a la superficie del suelo se llama velocidad de infiltración. En primer lugar, porque afecta la velocidad a la que el suelo recibe un suministro de agua y, en segundo lugar, porque afecta la generación de escorrentía superficial y el potencial de erosión por escorrentía superficial durante lluvias intensas o riego. Debido a los cambios en el coeficiente de permeabilidad, la tasa de infiltración se ve afectada por muchas propiedades del suelo, como la textura, la estructura y las propiedades de los poros. Vale la pena enfatizar que la estabilidad del polímero y la presencia de suelo expansivo tienen una fuerte influencia en la velocidad de penetración. La superficie del suelo se ve afectada por las gotas de lluvia y otros factores (como el tráfico, los daños causados por el ganado), lo que reduce la tasa de infiltración del suelo; las gotas de lluvia pueden tener un impacto considerable en el polímero del suelo superficial, volviéndolo frágil, inestable y propenso a la descomposición. Los suelos muy cultivados y con bajo contenido de materia orgánica son particularmente susceptibles a la descomposición de los polímeros y a la formación de costras en la superficie. Las ramas y hojas caídas de las plantas actúan como una capa protectora, ayudando a reducir el impacto de las gotas de lluvia y a mantener una alta tasa de infiltración.
3. Densidad gruesa del suelo
La proporción relativa o porcentaje en peso de las partículas del suelo de cada tamaño de partícula en el suelo es la composición mecánica del suelo, que se llama textura del suelo. La composición de las partículas del suelo es la unidad básica de la estructura del suelo, que está estrechamente relacionada con el material parental del suelo, las propiedades físicas y químicas del suelo y la intensidad de la erosión. En primer lugar, el tamaño y la forma de las partículas afectan la probabilidad de erosión del suelo por el viento o el agua; en segundo lugar, la textura del suelo también afecta la tasa de infiltración del agua, lo que a su vez afecta la escorrentía superficial y el potencial de movimiento de las partículas del suelo. La textura del suelo se divide en:
(1) Arena: Principalmente arenosa, arena medianamente fina, estéril, fácilmente degradada y fácilmente erosionada por el viento. Estos suelos son más susceptibles a la sequía que los suelos arcillosos porque tienen menos capacidad de retención de agua y el agua que contienen es consumida más fácilmente por el crecimiento de las plantas.
(2) Franco: arena, polvo y arcilla en proporción equilibrada, generalmente rica en materia orgánica, fértil, sin restricciones estrictas de uso y de difícil degradación. Generalmente tiene la mayor capacidad de retención de agua.
(3) Arcilla: Principalmente arcilla (arcilla sedimentaria o arcilla residual fuertemente erosionada), existen varios mecanismos que pueden conducir fácilmente a su degradación, como encharcamiento, alta fertilidad y sensibilidad a la degradación. El sexo es diferente. .
4. Capacidad de retención de agua del suelo
La capacidad de retención de agua (WHC) se define como la cantidad de agua del suelo disponible para las plantas. Los suelos que retienen más agua pueden favorecer un mayor crecimiento de las plantas. No toda el agua del suelo está disponible para el crecimiento de las plantas. El contenido de humedad efectivo del suelo generalmente se refiere al contenido de humedad entre la capacidad de agua del campo y el porcentaje de marchitez permanente, es decir, la diferencia entre la capacidad de agua del campo y el porcentaje de marchitez permanente. La capacidad de retención de agua del suelo está controlada principalmente por la textura del suelo y el contenido de materia orgánica del suelo. En términos generales, cuanto mayor sea el contenido de limo y arcilla del suelo, mayor será la capacidad de retención de agua. Las partículas finas (limo y arcilla) tienen una superficie mucho mayor que las partículas más grandes. La gran superficie permite que el suelo retenga más humedad. Los suelos con capacidad limitada de retención de agua (como los franco arenosos) alcanzan su punto de saturación más rápidamente que los suelos con gran capacidad de retención de agua (como los franco arcillosos). Cuando el suelo está saturado, el agua restante y algunos nutrientes del suelo, así como los pesticidas disueltos en el suelo, se lixivian hacia la parte inferior del suelo. Por lo tanto, los suelos con bajo contenido de agua pueden lixiviar fácilmente nutrientes y pesticidas. La cantidad de materia orgánica en el suelo también afecta la capacidad de retención de agua. Debido a la afinidad de la materia orgánica por el agua, cuando aumenta el contenido de materia orgánica en el suelo, también aumenta la capacidad de retención de agua. Existen diferencias en las propiedades de retención de agua del suelo bajo diferentes vegetación y diferentes condiciones de utilización en las zonas montañosas kársticas. Las laderas de bosques y arbustos tienen una gran capacidad de retención de agua, mientras que los suelos con un uso intensivo de la tierra tienen una capacidad de retención de agua relativamente débil.
5. Materia orgánica del suelo
La materia orgánica del suelo es el principal indicador de la calidad del suelo. La mayor parte de la materia orgánica del suelo se acumula en la superficie del suelo.
La materia orgánica del suelo no sólo es una fuente importante de nutrientes para la producción vegetal, sino que también juega un papel importante en la mejora de la textura y estructura del suelo, mejorando otras propiedades físicas del suelo y coordinando las condiciones de agua, fertilizantes, aire y calor del suelo. La materia orgánica del suelo afecta la calidad del suelo a través de los siguientes procesos: ① Efectos físicos como agregación del suelo, erosión, drenaje, permeabilidad del aire, capacidad de retención de agua, densidad aparente, evaporación y permeabilidad. ② Las funciones químicas incluyen capacidad de intercambio, integración de metales, capacidad de amortiguación; y nitrógeno, fósforo, La disponibilidad y eficacia del azufre y oligoelementos ③ Efectos biológicos, como las actividades de bacterias, hongos, actinomicetos, lombrices de tierra, raíces y otros microorganismos. Durante el proceso de desertificación rocosa, con la evidente degradación de las comunidades vegetales, la biomasa disminuyó, reduciendo al mismo tiempo la fuente de materia orgánica del suelo, a medida que el hábitat evolucionó hacia la xerófisis, se aceleró la tasa de descomposición de la materia orgánica del suelo y su contenido; de materia orgánica del suelo disminuyó rápidamente.
6. Nutrientes del suelo
El suelo contiene más de diez tipos de nutrientes necesarios para la producción de cultivos, entre los que el nitrógeno, el fósforo y el potasio son los más importantes. La desertificación pedregosa ha reducido significativamente el contenido de nitrógeno, fósforo y potasio disponibles en el suelo y la intensidad del suministro de nutrientes al suelo ha disminuido drásticamente. La capa del suelo de tierras severamente degradadas está expuesta y el contenido de nitrógeno total, potasio total y fósforo total en el suelo es bajo. Especialmente en suelos con plantas herbáceas dispersas, el contenido de nitrógeno disponible, fósforo disponible y potasio disponible es bajo. a menudo es inferior al nivel necesario para el crecimiento general de las plantas. El contenido de nutrientes es aún peor. Cuando se reducen los nutrientes del suelo, los nutrientes disponibles para las plantas se reducen correspondientemente, lo que resulta en un crecimiento estresado de las plantas con bajos nutrientes, y la tasa de crecimiento y la biomasa de las plantas se reducen significativamente. Sin embargo, los cambios en la vegetación de la superficie afectan la hojarasca y los desechos de las plantas, así como la actividad microbiana del suelo, lo que reduce aún más los nutrientes en el sistema del suelo.
7. pH
El PH es una medida estándar de acidez y alcalinidad. Un pH alto indica alcalinidad, generalmente debido a la sal; un pH bajo indica acidez, que generalmente es causada por la pérdida de cationes nutrientes. El rango máximo de pH del suelo es de 2 a 11, pero el pH de la mayoría del suelo es de 5 a 9 y rara vez cae por debajo de 4. El valor del pH en el suelo depende del contenido y la concentración de iones en la solución del suelo y de la composición de los cationes intercambiables adsorbidos en la superficie coloidal. El aluminio es a menudo el mayor factor negativo para el crecimiento de los cultivos en suelos ácidos. El pH es un buen indicador de la toxicidad del aluminio. Cuando el pH es más bajo, tanto el aluminio como el manganeso se vuelven más solubles y tóxicos para las plantas. Cuando el pH < 5, el Al3+ más tóxico domina la solución. El pH también indica la solubilidad de la mayoría de los elementos químicos en el suelo y su disponibilidad, deficiencia o toxicidad para el crecimiento de las plantas. El pH del suelo también tiene una gran influencia en la actividad de los microorganismos del suelo. Se ha demostrado que cuando el valor del pH es ≤7, la tasa de mineralización y nitrificación del nitrógeno se acelera con el aumento del valor del pH.
El vertido de residuos tóxicos y peligrosos procedentes de minas y fundiciones tiene un mayor impacto en la desertificación rocosa. Una gran cantidad de componentes tóxicos y nocivos como plomo, zinc, arsénico, mercurio y dióxido de azufre, especialmente gases ácidos como el dióxido de azufre, provocan lluvia ácida a gran escala y de alta intensidad alrededor de las empresas. Afecta gravemente el crecimiento de árboles, arbustos, algas, musgos y otras plantas ya frágiles de la zona. En casos extremos, grandes áreas de superficies carbonatadas pueden volverse blancas a medida que mueren las algas y el musgo.
Importancia: Los cambios en la estructura y textura del suelo son los fenómenos más comunes y representativos en el proceso de desertificación de la tierra. Una vez que se produce la desertificación de la tierra, primero se manifestará en la reducción de partículas finas en la composición del material de la superficie, y las partículas gruesas gradualmente se volverán dominantes, es decir, se produce el proceso de engrosamiento de la superficie. En zonas con graves daños a la vegetación, la superficie se cubre incluso con grandes cantidades de grava. Por lo tanto, con el desarrollo de la desertificación, la composición mecánica del suelo se vuelve cada vez más basta. Los cambios y diferencias en la composición mecánica pueden determinar la fuerza y la tendencia de desarrollo de la desertificación de la tierra.
Si la capacidad de retención de agua del suelo se debilita y la humedad relativa disminuye, significa que las condiciones ambientales están evolucionando hacia un hábitat hostil con sequía y baja humedad del aire, lo que afectará a la estructura poblacional de las plantas. y reducir la biodiversidad. Monitorear la capacidad de retención de agua del suelo puede ayudar a formular medidas razonables de remediación de la tierra, aumentar el contenido de materia orgánica y la madurez del suelo, aumentando así el contenido de agregados hidroestables del suelo, lo que puede ayudar a mejorar la resistencia a la sequía del suelo de las montañas kársticas.
Como almacén de nutrientes vegetales, la materia orgánica del suelo puede mejorar la estructura del suelo y la capacidad de retención de agua, y reducir la toxicidad de las sustancias tóxicas del suelo. Apoya poblaciones microbianas más grandes y diversas, promueve el control biológico de plagas y enfermedades de las plantas y ayuda a disolver los micronutrientes en las plantas y los fitonutrientes en minerales insolubles. La materia orgánica del suelo tiene una alta capacidad de adsorción o intercambio de nutrientes para las plantas, lo que contribuye a la fertilidad del suelo y determina el rendimiento de los cultivos de la tierra.
La función principal de la materia orgánica del suelo en la reducción de la erosión del suelo es estabilizar los polímeros de la superficie, reduciendo así la formación de costras y sellos superficiales y aumentando la infiltración de agua. Por lo tanto, la materia orgánica del suelo no sólo refleja cambios en los niveles de nutrientes del suelo y los nutrientes disponibles para las plantas, sino que también representa cambios en las propiedades físicas y químicas del suelo. Puede usarse como indicador de cambios en la calidad del suelo durante la desertificación rocosa para determinar la posibilidad y el alcance. de la desertificación rocosa y proporcionar alerta temprana. Los cambios en el entorno ecológico guían la reconstrucción del entorno ecológico.
Los contenidos de nitrógeno, fósforo y potasio en el suelo reflejan principalmente cambios en los niveles de nutrientes del suelo y los nutrientes disponibles para las plantas, y juegan un papel importante en el control del ecosistema del suelo. Afectará el tipo de planta, el rendimiento y la disminución, las tasas de ciclo de nutrientes y la actividad de la microfauna del suelo.
El valor del PH no solo refleja la interacción de la atmósfera, el suelo y el agua-roca, sino que también refleja el impacto de actividades humanas como la minería, la recuperación de tierras, la agricultura, la lluvia ácida, la basura doméstica y los desechos industriales. El valor del PH es el principal indicador del monitoreo ambiental y sus cambios afectan muchos efectos químicos y biológicos en el suelo o el agua subterránea. La acidificación es un problema importante para la salud humana y de los ecosistemas.
Causas naturales o provocadas por el hombre: Los cambios en la estructura del suelo están relacionados con la erosión por lluvia y la recuperación y utilización de la tierra. Debido a la labranza y a las operaciones de carreteras, la densidad aparente del suelo aumenta y cuanto mayor es la intensidad del uso de la tierra, mayor es el daño a la estructura de los agregados del suelo y más evidente es el fenómeno de arenado en la superficie del suelo.
La textura del suelo se ve afectada principalmente por la roca madre, pero los cambios en los patrones de uso de la tierra, como el desarrollo excesivo y la deforestación, han aumentado las cargas ambientales, lo que resulta en vegetación escasa, pérdida y reducción de partículas finas y gruesas del suelo. Las partículas y la exposición se enriquecen, lo que lleva a la desertificación rocosa.
La materia orgánica del suelo procede de los residuos de animales y plantas (incluidos los microorganismos). Para el suelo cultivado, además de heredar la materia orgánica natural original, diversos fertilizantes orgánicos son una fuente importante de materia orgánica del suelo. Durante la desertificación rocosa, la materia orgánica se pierde por la erosión de partículas finas. Debido a la reducción de la cobertura vegetal, la fuente de materia orgánica se reduce y la mineralización y descomposición son intensas, lo que no favorece la acumulación de materia orgánica. La capacidad de retención de agua del suelo está relacionada principalmente con la textura del suelo y el contenido de materia orgánica del suelo, por lo que cualquier cambio en los factores relacionados con la textura del suelo y el contenido de materia orgánica del suelo provocará cambios en la capacidad de retención de agua del suelo.
Además de heredar los nutrientes originales de la roca madre, los distintos fertilizantes aplicados también son una fuente importante de nutrientes del suelo. Durante el proceso de desertificación rocosa, debido a la reducción de la cobertura vegetal superficial, las plantas dispersas forman un ecosistema con pobre estructura y función ecológica, provocando que el suelo no cubierto por vegetación sea directamente arrastrado por las gotas de lluvia, se pierdan elementos nutrientes y la la calidad de la tierra se degrada.
El valor del pH del suelo o del agua subterránea es el resultado de una combinación de actividades naturales y humanas. Mengzi, Gejiu, Kaiyuan y Wenshan en la provincia de Yunnan son las zonas con la desertificación rocosa más extendida. La contaminación procedente de la minería, el procesamiento y la fundición de metales ferrosos y no ferrosos tiene un impacto muy grave en la desertificación rocosa. Por ejemplo, la frecuencia de la lluvia ácida en la ciudad de Gejiu es del 56% y el valor del pH de la lluvia ácida está entre 2,95 y 5,58.
Entorno aplicable: cualquier área de distribución de rocas carbonatadas, especialmente áreas agrícolas y áreas forestales.
Escala espacial: de la parcela a la mesoescala/escala regional.
Método de medición: ① La densidad aparente del suelo generalmente se mide utilizando el método de cuchilla circular. ② Utilice un hidrómetro simple para medir la composición de las partículas del suelo. ③ Utilice un medidor de humedad del suelo de campo para medir el contenido de humedad del suelo. Se utilizó el método de presión negativa para medir la capacidad de retención de agua del suelo de montaña kárstica bajo diferentes succiones, y el contenido de humedad del suelo se utilizó como capacidad de retención de agua del campo bajo una succión de suelo de 10 kPa. Determinación del contenido de humedad del suelo por método de secado. El porcentaje de marchitez permanente se determina mediante métodos convencionales. ④ La materia orgánica se mide generalmente mediante el método del dicromato de potasio. ⑤El nitrógeno total se midió utilizando el método Kjeldahl, el nitrógeno disponible se midió utilizando el método de plato de difusión, el fósforo total se midió utilizando el método colorimétrico de digestión con ácido sulfúrico-perclórico-azul de molibdeno y el fósforo disponible se midió utilizando el método de Olson. (Extracción con solución de NaHCO3). El potasio soluble en ácido se extrajo usando el método del fotómetro de llama de ácido nítrico caliente, y el potasio efectivo se extrajo usando el método del fotómetro de llama de acetato de amonio. ⑥ Utilice el método del acidímetro para medir el valor del pH del suelo.
Frecuencia de medición: trimestral, una vez al año o una vez cada cinco años, según las circunstancias.
Limitaciones de los datos y el seguimiento: En zonas con un alto grado de desertificación rocosa, los suelos ricos en materia orgánica y con altos niveles de fertilidad a menudo permanecen en zanjas de piedra, grietas de piedra y canales de piedra, lo que plantea problemas para el muestreo. y pruebas. Ven difícil. En la actualidad, el pH del suelo se mide principalmente mediante muestreos de laboratorio y no se puede probar en el campo, lo que afecta la precisión de este indicador.
Aplicaciones pasadas y futuras: Liu Fang et al. realizaron estudios de vegetación y análisis de suelo en el centro de Guizhou.
La investigación y la investigación se dividen en tres áreas, a saber, el área del cañón de Beipanjiang (Huajiang), el área del bosque del pico Qingzhen y el área del grupo del pico Huaxi. En el área de estudio, se seleccionaron 4 parcelas de muestra de bosques latifoliados (árboles), 65,438+02 parcelas de muestra de arbustos, 8 pastizales de arbustos y 5 pastizales de bosques abiertos para la recolección de muestras de suelo, y se recolectaron 29 parcelas de muestra Suelo de superficie de pendiente * * * Muestra mixta (0 ~ 65, 438+05 cm). Después del secado al aire, las muestras de suelo se trituraron y se pasaron a través de un tamiz de 1 mm para experimentos y análisis de prueba. Los elementos de prueba del suelo incluyen: valor de pH (pH), materia orgánica (O.M), nitrógeno total (TN), fósforo total (TP), potasio soluble en ácido (AK), nitrógeno disponible (N), fósforo disponible (P), disponible potasio ( K) y arcilla (
Conclusiones de la investigación:
(1) Con la evidente mejora en el grado de degradación de las comunidades vegetales, el suelo se vuelve pegajoso y el contenido de materia orgánica disminuye bruscamente, que está disponible para las plantas. La cantidad de nutrientes utilizados se reduce y la calidad del suelo se deteriora significativamente.
(2) El contenido de materia orgánica, arcilla, nitrógeno, fósforo y potasio del suelo es rocoso. Las áreas de desertificación están significativamente relacionadas con la cobertura vegetal y la tasa de recuperación de tierras. Con la reducción de la cobertura vegetal y el aumento de la tasa de recuperación de tierras, la calidad del suelo se ha degradado significativamente, agravando la intensidad y la velocidad de la desertificación rocosa. La desertificación rocosa es un prerrequisito importante para acelerar el deterioro de la materia orgánica del suelo, el contenido de arcilla física y el nitrógeno, fósforo y potasio disponibles pueden usarse como indicadores de alerta temprana hasta cierto punto para indicar el impacto de los cambios en la calidad del suelo. el entorno ecológico durante la desertificación rocosa, determinando así la posibilidad de desertificación rocosa kárstica
(3) Utilizando materia orgánica del suelo, arcilla física y contenidos disponibles de nitrógeno, fósforo y potasio como indicadores de evaluación, el impacto potencial. Los cambios en la calidad del suelo en el entorno ecológico durante la desertificación rocosa se dividieron inicialmente en tres niveles: el primer tipo de suelo, materia orgánica > 10,0%, arcilla física 40% ~ 50%, nitrógeno disponible >: 350 mg/kg, fósforo disponible. > 10 mg/kg, potasio disponible >: 120 mg/kg; este tipo de suelo es bueno para No hay impacto potencial en el medio ambiente ecológico. El segundo tipo de suelo tiene materia orgánica 10,0% ~ 5,0%, arcilla física 50% ~ 70. %, nitrógeno disponible 200 ~ 350 mg/kg, fósforo disponible 5 ~ 10 mg/kg, potasio disponible>: 90 mg/kg este tipo de suelo puede tener cierto impacto en el medio ambiente ecológico y debería ser un área de control general del karst; desertificación rocosa El tercer tipo de suelo contiene un 70% de materia orgánica y nitrógeno disponible.
Abreviatura) Banco de semillas de suelo
Introducción: El banco de semillas de suelo se refiere a todas las semillas viables. presente en la hojarasca del suelo y en las grietas del suelo o de las rocas. El banco de semillas de una comunidad vegetal es la "memoria evolutiva de sus condiciones pasadas", es también un factor importante que refleja las características actuales y futuras de la comunidad. El banco de semillas juega un papel importante en la protección y restauración de las comunidades vegetales. Por lo tanto, el banco de semillas del suelo, especialmente la dinámica del banco de semillas de especies clave, es un indicador importante del entorno ecológico kárstico porque representa el potencial y la tendencia de la vegetación. restauración, el coeficiente de similitud entre la estructura de composición del banco de semillas del suelo y la estructura de composición de la comunidad en etapas sucesionales superiores se puede utilizar para representar el grado potencial de restauración del banco de semillas del suelo, combinado con el estado actual de la composición de la vegetación o la proporción de especies, composición del banco de semillas. o la proporción de especies puede evaluar la calidad del sistema degradado o la tendencia de desarrollo de la desertificación rocosa.
La relación entre el banco de semillas del suelo y la vegetación aérea se puede dividir en cuatro situaciones: ① Hay semillas y. Plantas, todos los factores ambientales son adecuados para el establecimiento de la especie; ② Hay semillas pero no hay plantas, y el entorno no es adecuado para el establecimiento de la especie; ③ Hay plantas, pero no hay semillas en el suelo; No hay plantas ni semillas, posiblemente debido a una propagación insuficiente o a factores ambientales insuficientes provocados por el ajuste. Al comparar la similitud en la composición de los bancos de semillas del suelo y la vegetación aérea en diferentes sitios, así como el número de especies de árboles en los bancos de semillas, se pueden juzgar las etapas de sucesión y la intensidad de recuperación de la vegetación en diferentes sitios.
Importancia: El banco de semillas del suelo es un indicador importante de la respuesta de la vegetación al uso de la tierra, el cambio climático y el cambio ambiental. Actualmente, en los vastos paisajes kársticos de todo el mundo, la vegetación forestal original está casi destruida. La mayoría de la gente cree que la vegetación original en las zonas kársticas subtropicales son los bosques mixtos latifoliados siempre verdes y caducifolios. Frente a estos ecosistemas dañados y destruidos, las medidas de reforestación artificial son muy difíciles. Explorar las características de los bancos de semillas del suelo y desarrollar tecnología para bancos de semillas del suelo traerá nuevas esperanzas para la restauración de la vegetación forestal en estos lugares. Al estudiar el almacenamiento y la composición de los bancos de semillas del suelo en diferentes niveles de degradación y etapas de restauración, proporciona una referencia importante para la restauración de áreas montañosas degradadas por el sistema kárstico.
Razones naturales o provocadas por el hombre: El banco de semillas del suelo contiene y almacena las semillas producidas por la vegetación de la comunidad superficial y las semillas de la comunidad vegetal circundante. Las semillas de los bancos de semillas se pierden debido a la germinación, la alimentación de los animales, el daño de patógenos y el envejecimiento natural. El impacto de las actividades humanas en los bancos de semillas, como el cambio de los patrones de uso de la tierra y la plantación artificial, especialmente el cultivo de tala y quema, no sólo causa erosión del suelo, sino que también degrada gravemente la calidad y cantidad de los bancos de semillas del suelo.
Entorno aplicable: área de distribución de rocas carbonatadas.
Escala espacial: de la parcela a la mesoescala/de la escala regional a la escala global.
Método de medición: Existen dos métodos de identificación de especies comúnmente utilizados: el método de separación física (o método estadístico directo) y el método de germinación de semillas. Entre ellos, el método de germinación de semillas es el método de identificación más común y alrededor del 90% de los trabajos de investigación utilizan este método. La separación física es un método que utiliza métodos físicos (como lavar con agua, tamizar con un tamiz, observar la separación con un espejo de disección o un microscopio, etc.). ) primero selecciona semillas del suelo y luego determina la composición de especies y la cantidad de semillas en el suelo identificando y contando el número de semillas. Este método requiere identificar la viabilidad de las semillas y generalmente utiliza los tres métodos siguientes: tinción con tetrazolio, prueba directa de embriones (las semillas con embriones jugosos, aceitosos y frescos se consideran semillas viables) y prueba de germinación de semillas. El método experimental de germinación de semillas consiste en germinar muestras de suelo en condiciones adecuadas, determinar la composición del banco de semillas identificando las plántulas y estimar el número total de semillas contando el número de plántulas.
Frecuencia de medición: una vez al año o una vez cada dos años.
Limitaciones de los datos y el seguimiento: se pueden ver muchos acantilados en la naturaleza, e incluso hay árboles jóvenes que crecen en depresiones que se inclinan hacia adentro. Esto es causado por la dispersión del viento o por las aves que transportan semillas. En este caso, las semillas suelen estar escondidas en grietas de la roca, lo que dificulta el muestreo y las pruebas.
Aplicaciones pasadas y futuras: Li et al. estudiaron las características de 65.438+00 tipos de bancos de semillas de suelo en diferentes patrones de uso de la tierra, como tierras cultivadas, tierras cultivadas abandonadas, huertos, laderas de arbustos, bosques artificiales, y bosques secundarios. Los resultados muestran que:
(1) Los bancos de semillas del suelo de diferentes sistemas de uso de la tierra en el área de estudio son bastante diferentes. A medida que aumenta la intensidad del uso de la tierra, disminuyen los tipos y cantidades de semillas. Cuanto mayor es la intensidad del uso de la tierra, menos semillas leñosas y más semillas herbáceas, que son principalmente malezas de tierras agrícolas. Los cambios en el uso de la tierra (como la recuperación de pendientes pronunciadas) son una amenaza importante para la vegetación secundaria y su banco de semillas. La calidad y cantidad del banco de semillas del suelo han disminuido drásticamente, lo que desde la perspectiva del banco de semillas del suelo indica una degradación ecológica grave en el área de estudio.
(2) En general, la composición del banco de semillas del suelo en el área de estudio está dominada por plantas herbáceas y está estrechamente relacionada con la vegetación aérea, lo que indica que aún se encuentra en la etapa inicial de sucesión vegetal. y está gravemente degradado. No hay especies localmente adecuadas ni especies pioneras en el banco de semillas, lo que resulta en un largo tiempo de recuperación natural para la vegetación terrestre que a menudo es perturbada por los humanos y con poco potencial de recuperación.
(3) Las semillas se concentran en los 5 cm superiores del suelo, pero en las tierras cultivadas, las semillas se encuentran principalmente en los 5 ~ 10 cm y en los 10 ~ 15 cm del suelo.