赣中吉安永阳盆地红层荒漠化特征及治理利用研究

发布时间：2020-08-18 19:17

【摘要】：南方红层软岩岩性特殊,受湿润多雨气候条件影响,表土层丧失以后,红层软岩岩性决定其抗侵蚀风化的能力和速度。在红层软岩裸露地表之后,其侵蚀速度受日晒及降雨因素控制,日晒加连续降雨二者交替作用,红层软岩由原本的状态不断崩解碎裂,逐渐形成红层荒漠景观。荒漠化在景观特征上,以表层土被蚀为初始标志,以密集侵蚀沟(鸡爪沟)出现为典型标志。江西省红壤侵蚀面积在南方8个红壤省中居第三位,出露的红层荒漠化面积广泛,严重影响着生态稳定和经济的可持续发展。本研究选取具有典型荒漠化特征的江西省吉泰盆地的次级红层盆地——永阳盆地为研究对象,基于野外调查、影像分析、土壤剖面测制和理化特征分析,结合荒漠化空间分布特征和盆地沉积相类型,阐明红层荒漠演化过程中的侵蚀沟类型及特征和不同演化阶段下土壤物理化学性质的变化规律,揭示控制红层荒漠化形成的因素,为南方红层荒漠化治理提供科学依据,并利用荒漠化的美学价值和科普价值开发成旅游资源,打造以荒漠化为主体的地学文化村,有利于生态环境维护和经济可持续发展。结果表明:(1)永阳盆地是一个陆相沉积盆地,盆地边缘出露白垩系紫红色砂岩、粉砂岩和泥岩。盆地内岩性为第四系网纹红土,主要发育河流冲积相、残积-坡积相,受岩性因素制约,大部分的荒漠化区(点)出露在抗侵蚀能力最弱的第四系冲积层和残积—积层上。(2)区内荒漠化在影像上主要呈四种形态:出现在整片山地上,向山地两边堆积分布的“枫叶状”、地势较低的山丘,扩张趋势先横向再纵向,扩张速度较快的“片状”、平坦开阔的地势区,荒漠化呈横向扩张的“星点状”、出现在单斜山丘易受侵蚀一面的“带状”。(3)通过提出的荒漠化/土地退化的分级标准,利用研究区影像为数据源,计算出区内荒漠化的面积,根据野外调查结合等级划分标准,对荒漠化程度进行归类统计,结合数据将区内荒漠化分轻度荒漠、中度荒漠、重度荒漠和极度荒漠四个等级,轻度荒漠化面积成为主体,且有轻度向中度荒漠化过渡趋势。四个等级的荒漠化对应四种景观类型,各景观类型的鸡爪沟特征具有明显差异。(4)土壤剖面结构和理化分析表明,随着荒漠化程度不断加深,植被逆行演替加重,土壤层厚度逐渐减小,极度荒漠化期的土层总厚度仅40cm;表土层土壤含水率仅13.447%~27.16%,表明其保水能力差;白垩系风化土壤和网纹红土风化土壤pH值测定结果表明,前者pH值为7.08~8.20,呈过碱状态,后者为4.25~5.39,呈过酸状态;区内土壤呈不同程度荒漠化区土壤理化分析表明,区内土壤性质为沙质土,组分含量以粉砂(2-63μm)和中细砂(125μm)占主导,均超50%,最高可达85%,粘土(2μm)含量极少,色度数据及比重数据反映出土壤有机质含量随土壤深度加深而降低;土壤氮(N)磷(P)钾(K)养分含量数据表明,土壤综合养分过低,在土壤养分分级表列为三、四、五等级,这些都是影响植物逆向演替的重要因素。(5)红层荒漠化由开始到结束共分为四个演化阶段,模拟荒漠化演化模式,从单一的植被类型区为发源地,在气候、人为活动、以及红层软岩自身特性等因素影响下,表土层零星出露,中期—中后期风化侵蚀加速缺失,此后基岩裸露,在不断遭受侵蚀的过程中,侵蚀沟逐渐发育,侵蚀方向为面状(横向)转为下切(纵向)侵蚀,到后期出现密集的“鸡爪沟”,呈现出现有的荒漠景观。(6)针对区内土壤理化性质(pH值、土壤层厚度、含水率、养分含量等)和地势坡度等特征,为区内后期荒漠化治理工作提供相对应的治理建议,并提出将区内中后期和后期极具美学价值和科普价值的荒漠化景观作为一种旅游资源进行开发,打造荒漠化相关的地学旅游文化村品牌,能在保护生态环境的同时,充分发挥荒漠化景观的价值,提高经济效益。
【学位授予单位】：东华理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X171.4
【图文】：

中国南方,图集,红层,分布图

1 引言1.1 选题依据及研究意义红层主要是指从中生代以来形成的一套陆相碎屑岩系的总称，因其总体颜色呈红色，故称为红层。红层在我国出露面积达 83×104km2（郭永春等，2007），红层地貌分为红层山地、红层丘陵、红层高原、红层盆地内的堆积平原以及丹霞地貌（Peng，2011），我国红层在各地均有分布，其中以南方湿润区的红层占主要部分，如四川、云南、广西、湖南、湖北、江西、广东等地（图 1.1）。在红层出露的南方湿润地区存在着严重的土地退化问题，导致脆弱的红层软岩裸露地表，遭受强烈流水侵蚀和风化作用，成土速率虽较快，但土质偏沙质，结构性差（赵景波等，2012）。南方多山地丘陵，在集中降雨时节坡度差距稍大、且植被覆盖率低的前提条件下，红层出露区的表土层极易发生流水侵蚀作用（何毓蓉和黄成敏，1993），加之红层上的风化土壤持水性差、土中有机质含量少，长此以往植被覆盖率下降，土层厚度变薄，直至基岩裸露，形成红色劣地。

江西,略图

图 1.2 江西吉泰永阳盆地地质略图Fig1.2 Geological sketch map of Yongyang Basin, Jitai, Jiangxi1.圭峰群；2.进贤组；3.联圩组；4.黄褐色亚砂土、亚粘土层；5.红土、网纹红土层；6.紫红色砾岩、砂砾岩夹含砾砂岩、粉砂岩、泥岩；7.断层；8.河流；9.红色荒漠化点1.2 研究综述1.2.1 国内外研究现状自 1949 年“荒漠化”一词被提出以来，其概念从用于描述土地生产潜力下降、土地资源功能丧失和地表类荒漠景观破坏（Uncod，1977），不断发展为包括气候变化和人类经济活动在内的各种因素作用下，干旱、半干旱和亚湿润干旱区的土地退化过程（Unced，1992），“荒漠化”的概念自提出以来便得到广泛认可，该定义的荒漠化概念只强调了空间上的干旱、半干旱和亚湿润干旱地区（董玉祥，2002），大部分学者围绕该定义将荒漠化与干旱联系在一起，关注沙质荒漠化，用于描述干旱、半干旱区的土地退化过程（Reynolds et al,2007），强调干旱半干旱区地表干燥（Muelleret al,2007）、土壤浅薄（Zuo et al,2009）、植被覆盖低（Geist et al,2004；Maestre et

示意图,孔德,草丛,演替

图 1.3 草丛演替示意图（据孔德珍和杨宝珍，1985）Fig.1.3 Grass succession diagram（After Kong Dezhen and Yang Baozhen,1985）红层软岩风化壳的土壤，自身保留了成土母岩的岩性特征，有研究者就红层土壤理化性质进行了研究，分别对土壤的含水率、pH 值、粒度组分、有机质含量、N、、K 养分含量等进行研究，其结论表明母岩成土过程与红层软岩的易风化崩解特性烈相关（赵景波，2012）。红层软岩崩解速度快，但软岩崩解形成的土壤中常保留多岩石碎屑（青长乐等，2009），在质地上属“砂质土”一类，表现为砂粒含量高粉粒和黏粒含量低（高华端和刘应明，2009），同时成土速率较快但有机质积累缓，土壤结构较差（金远亮等，2016）。如白垩系紫色粉砂岩和泥质母岩胶结疏松，化侵蚀速度过快，在降雨集中的南方、丘陵山区坡度较大且地表无植被覆盖的条件，红层上的土层极易发生风化侵蚀、水土流失（何毓蓉和黄成敏，1993；张文超和惠方，2013）。红壤土保水和耐旱性能较差，土温高，对植被生长再生恢复有一定限制（杨宁，2010）。在长期强烈流水侵蚀作用下，土壤肥力逐步降低、质地变差、层逐渐变薄，出现物理性干旱，母质乃至基岩裸露，形成红层劣地或红层荒漠（金亮等，2015）。退化的区域含水量较少，蒸发损失量高、持水量少、全年多数时间含水量最少，风速较大等（万少文，1991）。

【参考文献】