基于遙感的石漠化治理下土壤肥力變化特征分析

舒田 ，熊康寧，陳麗莎，肖杰

1. 貴州師范大學(xué)喀斯特研究院/國(guó)家喀斯特石漠化防治工程技術(shù)研究中心，貴州 貴陽(yáng) 550001；2. 貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技信息研究所，貴州 貴陽(yáng) 550006

喀斯特石漠化（rocky desertification，RD）是指在熱帶亞熱帶暖溫帶濕潤(rùn)半濕潤(rùn)氣候條件的喀斯特環(huán)境背景下，受人類不合理社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的干擾破壞所造成的土壤嚴(yán)重侵蝕，基巖大面積出露，土地生產(chǎn)力嚴(yán)重下降，地表出現(xiàn)類似荒漠景觀的土地退化過(guò)程（熊康寧等，2002；李松等，2009）。土地生產(chǎn)力下降最直接的表現(xiàn)就是土壤肥力的下降以及養(yǎng)分的缺失，土壤肥力的恢復(fù)是石漠化生態(tài)治理的重要組成，維持和提升土壤肥力程度是石漠化土壤生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的研究熱點(diǎn)（邱虎森等，2013；崔高仰等，2017）。土壤養(yǎng)分狀況與石漠化過(guò)程關(guān)系緊密，不同石漠化等級(jí)下土壤養(yǎng)分含量、貯量也各有特點(diǎn)（彭熙等，2009）。土壤養(yǎng)分的分布、累積及其含量，受制于生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程和植物分布、植物歸還土壤養(yǎng)分再平衡與生物活動(dòng)（Bonanomi et al.，2017；Beek et al.，2016），以植被恢復(fù)為紐帶的土壤養(yǎng)分是反映生態(tài)環(huán)境重建與恢復(fù)的狀況指標(biāo)之一（肖杰等，2018）。土地石漠化過(guò)程中，不僅存在水分對(duì)植物生長(zhǎng)的脅迫（Li et al.，2016），同樣也存在養(yǎng)分對(duì)植物生長(zhǎng)的脅迫，養(yǎng)分脅迫同樣是導(dǎo)致石漠化過(guò)程的重要因素（黃金國(guó)等，2012）。因此，了解石漠化地區(qū)土壤肥力狀況，不僅可以反映植被恢復(fù)模式對(duì)土壤的響應(yīng)，也可為土壤培肥提供參考依據(jù)（徐杰等，2012），同時(shí)更能因地制宜選擇作物，高效利用土地，提高土壤質(zhì)量。封山育林、退耕還林還草、林草種植和自然恢復(fù)等生態(tài)治理措施，對(duì)石漠化地區(qū)土壤肥力提升具有重要作用。本文選取具有代表性的土壤pH、有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷和速效鉀等土壤肥力指標(biāo)，通過(guò)遙感解譯對(duì)畢節(jié)撒拉溪示范區(qū) 2009年和 2015年的石漠化等級(jí)進(jìn)行劃分，利用野外定點(diǎn)采樣測(cè)定數(shù)據(jù)在Arc GIS中進(jìn)行Kriging插值，探討生態(tài)治理前后不同石漠化程度土壤肥力變化特征及其規(guī)律，為貴州北部石漠化山區(qū)土壤資源有效利用、水土保持與植被重建以及生態(tài)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提高科學(xué)參考。

1 研究區(qū)概況

以畢節(jié)撒拉溪喀斯特高原山地輕-中度石漠化綜合治理示范區(qū)（以下簡(jiǎn)稱“撒拉溪示范區(qū)”）為研究區(qū)（圖1）。撒拉溪示范區(qū)位于貴州省西北部、畢節(jié)市西南部，六沖河流域支流區(qū)內(nèi)，跨105°01′10″－105°08′39″E、27°11′08″－27°17′30″N，涉及 2 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的9個(gè)行政村，包括撒拉溪鎮(zhèn)的朝營(yíng)、鐘山、沖鋒、永豐、龍鳳、沙樂(lè)、水營(yíng)、撒拉和野角鄉(xiāng)的茅坪，總面積 8627.19 hm2，其中喀斯特面積占74.25%。示范區(qū)總?cè)丝?0215人，其中農(nóng)業(yè)人口占99.62%，人口密度235 person·km-2。研究區(qū)屬北亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，出露有二疊系砂頁(yè)巖、石灰?guī)r和灰?guī)r，大量峰叢洼地分布。土壤以地帶性黃壤為主，少量黃棕壤和風(fēng)化石灰土，植被以天然野生的大白杜鵑（Rhododendron decorum Franch.）、金絲桃（Hypericum monogynum L.）、火棘（Pyracantha fortuneana）、懸鉤子薔薇（Rosa rubus）、鬼針草（Bidens pilosa L.）等藤刺灌草叢及少量分布的青岡（Quercus glauca Thunb.）、馬尾松（Pinus massoniana）、響葉楊（Populus adenopoda）和栓皮櫟（Quercus variabilis）林為主，旱地作物以玉米、薯類、豆類和烤煙為主，耕地多分布于坡面、臺(tái)地和山間谷地，耕層淺薄，經(jīng)果林以刺梨（Rosa roxburghii）、核桃（Juglans regia L.）、板栗（Castanea mollissima BL.）為主。區(qū)內(nèi)水土流失以微度和中度為主，年平均降雨量為984.40 mm，年平均氣溫為12 ℃，海拔在1495－2200 m，整體地勢(shì)東高西緩，地表呈現(xiàn)斜坡丘陵自然延伸的形態(tài)，是典型的喀斯特高原山地輕-中石漠化地區(qū)。通過(guò)近幾年來(lái)的生態(tài)治理和恢復(fù)措施（表1），示范區(qū)石漠化得到有效控制，水土流失得到明顯改善，土壤養(yǎng)分含量也有所提高。

2 研究數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

2.1.1 遙感影像數(shù)據(jù)

圖1 研究區(qū)位置圖Fig. 1 Location map of study area

表1 研究區(qū)石漠化生態(tài)治理模式Table 1 Ecological control modes of rocky desertification in study area

撒拉溪示范區(qū)石漠化解譯遙感影像采用成像時(shí)間為2009年4月14日法國(guó)的SPOT5（全色波段空間分辨率2.5 m，多光譜波段空間分辨率10 m），以及成像時(shí)間為2015年4月17日的ZY-3（全色波段空間分辨率 2.1 m，多光譜波段空間分辨率 5.8 m），分別對(duì)全色波段和多光譜波段進(jìn)行融合，利用SPOT5的3、2、1波段組合與ZY-3的4、3、2波段組合很好地區(qū)分地物類別，從而保證示范區(qū)石漠化解譯影像空間分辨率相當(dāng)和圖像信息一致。

2.1.2 土壤肥力數(shù)據(jù)

撒拉溪示范區(qū)土壤理化含量指標(biāo)分別采用2008－2009年七星關(guān)區(qū)測(cè)土配方施肥數(shù)據(jù)（示范區(qū)范圍內(nèi)41個(gè)采樣點(diǎn)）和2015年7月4種不同石漠化等級(jí)實(shí)施的治理恢復(fù)模式地 30個(gè)采樣點(diǎn)土樣分析測(cè)試數(shù)據(jù)，然后利用Kriging插值得到示范區(qū)土壤肥力分布情況。以S形法在每個(gè)樣地（20 m×20 m）采取深度為0－20 cm的表層土，各取3個(gè)點(diǎn)，自然風(fēng)干后剔除石塊和雜質(zhì)后研磨，過(guò)0.149 mm土壤篩，取得待測(cè)土壤樣品用于測(cè)定土壤理化指標(biāo)。土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀含量和土壤pH分別采用油浴加熱重鉻酸鉀氧化容量法、半微量凱氏蒸餾法、堿解擴(kuò)散法、碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法、乙酸銨浸提-火焰光度計(jì)法和電位法（土液比=1∶2.5）測(cè)定，對(duì)土壤樣品的理化指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行 3次平行測(cè)定，結(jié)果取平均值。

2.2 研究方法

2.2.1 石漠化等級(jí)定級(jí)

將遙感數(shù)據(jù)在ENVI5.3中對(duì)SPOT5和資源三號(hào)衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行全色和多光譜波段的融合，以撒拉溪示范區(qū)坡度、巖性條件、基巖裸露率、土壤信息、植被覆蓋度等作為主要判讀因子，輔以區(qū)內(nèi)平均降雨量、土層厚度、水土流失狀況、土地利用現(xiàn)狀等因子創(chuàng)建石漠化等級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)（熊康寧等，2002）（表2），最后基于Arc GIS的Spatial Analyst和疊置對(duì)研究區(qū)的石漠化等級(jí)進(jìn)行圖斑判別、定級(jí)和面積統(tǒng)計(jì)。

2.2.2 石漠化動(dòng)態(tài)度

引用土地利用動(dòng)態(tài)度（郭麗英等，2013）的方法研究區(qū)域內(nèi)石漠化變化的速度，計(jì)算撒拉溪示范區(qū)不同等級(jí)石漠化動(dòng)態(tài)度。動(dòng)態(tài)度指數(shù)綜合考慮了研究時(shí)段區(qū)域石漠化等級(jí)類型間的轉(zhuǎn)移，用以反映區(qū)域石漠化變化的劇烈程度和變化速度，便于在不同空間尺度上找出石漠化變化的熱點(diǎn)區(qū)域。單一石漠化動(dòng)態(tài)度表達(dá)的是某一研究區(qū)一定時(shí)間范圍內(nèi)某種石漠化等級(jí)類型的數(shù)量變化情況，可用以下分式表示：

式中，K表示研究區(qū)某等級(jí)石漠化的變化即石漠化動(dòng)態(tài)度；Ua、Ub分別為各等級(jí)研究期初及研究期末的石漠化面積；T為研究時(shí)段長(zhǎng)，當(dāng)T的時(shí)段設(shè)定為年時(shí)，K的值就是研究區(qū)某等級(jí)石漠化年動(dòng)態(tài)度。

2.3 數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用SPSS 19.0對(duì)測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)及單因素方差分析，運(yùn)用Microsoft Excel 2017對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理統(tǒng)計(jì)并制圖，以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差（Mean±SE）表示石漠化土壤肥力指標(biāo)結(jié)果，并計(jì)算土壤肥力指標(biāo)變異系數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 石漠化等級(jí)GIS分析

由圖2和表3可知，撒拉溪示范區(qū)內(nèi)喀斯特面積6406.05 hm2，占示范區(qū)總面積的74.25%。經(jīng)過(guò)幾年的石漠化治理，無(wú)石漠化面積從 2009年的812.97 hm2增加到2015年的1071.11 hm2，增加了258.14 hm2，年動(dòng)態(tài)度為 1.91%，變化主要表現(xiàn)在示范區(qū)北部的茅坪村以及永豐村和龍鳳村，該區(qū)石漠化治理模式主要為封山育林。潛在石漠化面積由2009年的2666.71 hm2減少到 2015年的2546.96 hm2，減少了119.75 hm2，以0.27%的年均速度減少，減少的區(qū)域表現(xiàn)在無(wú)石漠化區(qū)域的增加。從 2009年至2015年輕度石漠化減少了61.66 hm2，中度石漠化減少了 56.68 hm2，強(qiáng)度石漠化減少了 20.05 hm2，變化不大，年動(dòng)態(tài)度較小，說(shuō)明石漠化等級(jí)越高，治理難度越大，成效也相對(duì)緩慢。通過(guò)GIS分析，石漠化等級(jí)變化基本上由強(qiáng)度、中度、輕度、潛在石漠化向著中度、輕度、潛在和無(wú)石漠化的程度降低的方向發(fā)展，示范區(qū)石漠化惡化趨勢(shì)得到遏制，走向良性發(fā)展。

表2 不同石漠化等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Grade standard of different rocky desertification(RD)

圖2 研究區(qū)石漠化等級(jí)圖Fig. 2 Grade map of rocky desertification in study area

表3 研究區(qū)石漠化等級(jí)面積及年動(dòng)態(tài)度Table 3 Area and annual dynamics of different rocky desertification(RD) grade in study area

3.2 土壤肥力指標(biāo)變化特征分析

參照貴州省第二次土壤普查分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（高雪等，2013）（表4）對(duì)影響土壤肥力的土壤 pH，有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀含量進(jìn)行分級(jí)，石漠化生態(tài)治理與恢復(fù)以來(lái)，撒拉溪示范區(qū)土壤pH均值從2009年的6.13提高至2015年的7.23，由弱酸性變?yōu)橹行?，?biāo)準(zhǔn)偏差也隨之變小。蘇偉等（2004）、劉淑娟等（2010）認(rèn)為變異系數(shù)（Coefficient of Variation，CV）的大小表示土壤特性空間變異性的大小和變異程度高低，通常認(rèn)為CV≤10%時(shí)為弱變異性，10%＜CV＜100%時(shí)為中等變異性，CV≥100%為強(qiáng)變異性，撒拉溪示范區(qū)土壤pH變異系數(shù)從中等變異向弱變異變化；土壤有機(jī)質(zhì)平均含量從2009年的36.21 g·kg-1增加到2015年的52.34 g·kg-1，含量等級(jí)從豐富到極豐富，屬上等水平，但是標(biāo)準(zhǔn)偏差有所變大，變異系數(shù)為中等變異；土壤全氮平均含量從 2009年的 1.81 g·kg-1下降到2015年的1.68 g·kg-1，含量在豐富級(jí)別，屬上等水平，標(biāo)準(zhǔn)偏差變化不大，變異系數(shù)均為中等變異；土壤堿解氮平均含量從2009年的191.54 mg·kg-1增加到2015年的263.26 mg·kg-1，含量等級(jí)為極豐富，屬上等水平，標(biāo)準(zhǔn)偏差最大，變異系數(shù)均為中等變異；土壤有效磷平均含量從2009年的14.48 mg·kg-1下降到2015年的6.02 mg·kg-1，含量等級(jí)從最適宜降到適宜，標(biāo)準(zhǔn)偏差有所下降，變異系數(shù)為中等變異；同樣，土壤速效鉀平均含量從2009年的154.22 mg·kg-1下降到 2015 年的 121.39 mg·kg-1，含量從豐富降到最適宜等級(jí)，標(biāo)準(zhǔn)偏差也隨之降低，而變異系數(shù)從中等變異向弱變異變化（表5）。

表4 貴州省第二次土壤普查分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 4 Grading standard of second soil general survey in Guizhou

表5 研究區(qū)土壤肥力指標(biāo)均值與變異系數(shù)Table 5 Mean value and coefficient of variation of soil fertility index in study area

3.3 不同石漠化等級(jí)土壤肥力指標(biāo)變化分析

通過(guò)Arc GIS的空間疊加和分析發(fā)現(xiàn)，撒拉溪示范區(qū)不同石漠化等級(jí)土壤肥力變化明顯。由圖 3可知，2009年和2015年的土壤pH變化趨勢(shì)一致，從潛在石漠化到強(qiáng)度石漠化，土壤pH緩慢升高后降低，由2009年的弱酸性到2015年的中性，石漠化治理前后土壤pH表現(xiàn)基本均衡；土壤有機(jī)質(zhì)含量隨著石漠化等級(jí)增加而降低，2015年有機(jī)質(zhì)含量從 60.52 g·kg-1迅速下降到 37.10 g·kg-1，下降斜率大于2009年，且2015年土壤有機(jī)質(zhì)表現(xiàn)不太穩(wěn)定（P＜0.05），尤其是潛在石漠化與其余等級(jí)土壤有機(jī)質(zhì)含量表現(xiàn)明顯的不均衡性，說(shuō)明土地石漠化后對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)變化影響較大；土壤全氮含量的變化趨勢(shì)與有機(jī)質(zhì)基本一致且均逐漸降低，隨著石漠化程度加深，2015年土壤全氮含量從1.81 g·kg-1下降到1.48 g·kg-1，而 2009 年從 1.86 g·kg-1降為 1.76 g·kg-1，石漠化治理前后土壤全氮含量表現(xiàn)相對(duì)均衡；隨著石漠化等級(jí)升高，2009年土壤堿解氮含量比較平穩(wěn)，而 2015年則先下降再趨于穩(wěn)定，2015年堿解氮含量表現(xiàn)出輕微波動(dòng)（P＜0.05）；隨著石漠化等級(jí)的增加，2015年有效磷含量逐漸降低，而2009年則先升高后逐漸降低，表現(xiàn)均相對(duì)穩(wěn)定；2009年和2015年土壤速效鉀含量變化趨勢(shì)一致，均為隨著石漠化等級(jí)增加速效鉀含量先升后降，表現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定?？傊?，隨著石漠化等級(jí)的增加，土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量降低，相關(guān)性顯著，而土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量變化相關(guān)性不顯著。

由圖4可知，隨著石漠化程度加深，撒拉溪示范區(qū)2009年土壤pH變異系數(shù)逐漸增強(qiáng)，由8.9%變?yōu)?9.87%，2015年卻快速減弱，由 6.22%變?yōu)?.52%，均屬弱變異性；有機(jī)質(zhì)的變異趨勢(shì)與pH一致，呈線性變化，2009年由18.83%變?yōu)?7.12%，為中等變異，而2015年由中等變異向弱變異轉(zhuǎn)化，由11.65%變?yōu)?.02%；土壤全氮的變異系數(shù)呈波浪式，由弱變異向中等變異變化，2009年分別為12.08%、13.86%、12.95%、13.31%，2015年分別為4.22%、9.21%、3.87%、10.78%；2009年土壤堿解氮變異系數(shù)先升后降，而 2015年為先降后升的變化，基本上屬中等變異；土壤有效磷變異系數(shù)呈波浪式變化，其中 2009年變異系數(shù)中最大（31.19%）；而土壤速效鉀變異系數(shù)在 2009年先降后升再降，呈波浪式變化，變異性從中等變異向弱變異變化，而2015年則先降后升，均屬弱變異性。由此可見(jiàn)，隨著石漠化等級(jí)增加，2009年土壤有機(jī)質(zhì)和有效磷變異最大，2015年土壤pH、速效鉀和有效磷變異最小。

3.4 石漠化等級(jí)轉(zhuǎn)移與土壤肥力指標(biāo)變化分析

圖3 不同石漠化等級(jí)土壤肥力指標(biāo)含量變化Fig. 3 Content variation of soil fertility index in different rocky desertification(RD) grade

通過(guò)Arc GIS的空間分析，撒拉溪示范區(qū)石漠等級(jí)變化由強(qiáng)度石漠化向中度石漠化方向轉(zhuǎn)移，中度石漠化向輕度石漠化方向轉(zhuǎn)移，輕度石漠化向潛在石漠化方向轉(zhuǎn)移，潛在石漠化向無(wú)石漠化方向轉(zhuǎn)移。其中，強(qiáng)度向中度變化的面積為20.05 hm2，中度向輕度變化的面積為76.73 hm2，輕度向潛在變化的面積為138.40 hm2，潛在向無(wú)石漠化變化的面積為258.14 hm2，可見(jiàn)石漠化治理的成果主要集中在中度和輕度石漠化上。土壤肥力指標(biāo)含量變化從強(qiáng)度到中度、中度到輕度、輕度到潛在、潛在到無(wú)石漠化，除pH、有機(jī)質(zhì)和堿解氮朝正向變化外，其余指標(biāo)含量均為負(fù)變化。其中土壤pH變化量在1左右，變化不大，逐漸由弱酸變?yōu)橹行?；土壤有機(jī)質(zhì)從強(qiáng)度到中度變化最大，變化量為 24.79 g·kg-1，然后依次是中度到輕度、輕度到潛在、潛在到無(wú)石漠化；堿解氮變化量也是強(qiáng)度到中度最大，為 80.28 mg·kg-1，其次是潛在到無(wú)石漠化，然后是中度到輕度、輕度到潛在。負(fù)向變化中速效鉀含量變化最大，依次為輕度到潛在、潛在到無(wú)石漠化、中度到輕度和強(qiáng)度到中度，然后是有效磷，變化量最小的是全氮含量（表6）。

4 討論

隨著撒拉溪示范區(qū)生態(tài)治理工程的實(shí)施，尤其是示范區(qū)內(nèi)以朝營(yíng)小流域?yàn)楹诵牡氖鷳B(tài)工程的布局，石漠化趨勢(shì)得到有效控制，石漠化嚴(yán)重等級(jí)面積逐年減少，土壤肥力逐步提升，土壤養(yǎng)分隨著石漠化等級(jí)的變化而發(fā)生相應(yīng)變化。

圖4 不同石漠化等級(jí)土壤肥力指標(biāo)變異系數(shù)曲線Fig. 4 The coefficient of variation curve of soil fertility index in different rocky desertification(RD) grade

表6 研究區(qū)石漠化等級(jí)轉(zhuǎn)換下土壤肥力指標(biāo)變化值Table 6 Varied value of soil fertility index under rocky desertification(RD) transformation in study area

研究表明，從2009－2015年撒拉溪示范區(qū)pH由弱酸轉(zhuǎn)為中性。土壤pH深受母巖影響，砂頁(yè)巖發(fā)育的土壤pH偏酸性，石漠化等級(jí)高，巖石裸露率較高，風(fēng)化作用相對(duì)較強(qiáng)，植被覆蓋率低，植物產(chǎn)生的有機(jī)酸相對(duì)較少。土壤pH易變性較大，極易受到人類活動(dòng)的影響。隨著治理時(shí)限的延長(zhǎng)，相應(yīng)石漠化配套工程使得植被得到恢復(fù)，改善了土壤的酸堿度，土壤pH向中性變化，這與王恒松（2012）研究結(jié)果一致。土壤有機(jī)質(zhì)含量呈顯著的增加趨勢(shì)，增加了16.13 g·kg-1，說(shuō)明石漠化治理有利于土壤結(jié)構(gòu)的改良，從而達(dá)到保水保肥的功效。土壤堿解氮含量增速也明顯，全氮含量變化不大，但是有效磷含量降低明顯且變異最大，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮和有效磷變異系數(shù)均為中等變異，這與涂成龍等（2004）研究結(jié)果基本一致。土壤養(yǎng)分含量增加或減少因土地利用及改良方式不同而有所差別，一般而言，隨著石漠化程度的加劇，土壤養(yǎng)分含量、貯量等均呈下降規(guī)律，造成不一致變化可能與取樣樣地少，以及不同植被恢復(fù)模式構(gòu)成的土壤環(huán)境條件有關(guān)。

隨著石漠化等級(jí)的升高，土壤全氮、有效磷、堿解氮、速效鉀含量總體上呈降低的趨勢(shì)，但不明顯，土壤有機(jī)質(zhì)隨石漠化等級(jí)升高而下降最為明顯，2015年有機(jī)質(zhì)含量由潛在石漠化的60.52 g·kg-1迅速下降到強(qiáng)度石漠化 37.10 g·kg-1，下降了38.62%，且2015年下降斜率大于2009年，究其原因，汪明沖等（2016）認(rèn)為可能是喀斯特植被退化造成生物量下降，使得土壤有機(jī)質(zhì)來(lái)源減少，同時(shí)生境向旱生方向演變，土壤有機(jī)質(zhì)分解速度加快，含量也迅速降低。不同石漠化等級(jí)環(huán)境的土壤養(yǎng)分含量與石漠化等級(jí)密切相關(guān)，等級(jí)越高，其土壤水分與空氣的通透性低，不利于通過(guò)土壤微生物活動(dòng)、有機(jī)質(zhì)的分解和礦物質(zhì)的礦化作用來(lái)增加土壤的氮、磷、鉀的含量（顏萍等，2016）。而王恒松等（2012）認(rèn)為在生態(tài)治理過(guò)程中，由于大量種植的林草迅速?gòu)耐寥乐形沾罅康腘素，土壤中全氮含量會(huì)先經(jīng)歷一個(gè)下降過(guò)程，然后隨著治理時(shí)間的延長(zhǎng)，以及小環(huán)境的改善和植被的固氮作用，逐漸出現(xiàn)富集現(xiàn)象而上升，而全磷、全鉀表現(xiàn)為增長(zhǎng)，不同石漠化等級(jí)的變化規(guī)律不明顯，原因可能與全磷、全鉀分布不均有關(guān)。盛茂銀等（2013）、Sheng et al.（2018）研究表明，隨著石漠化退化程度的增加，土壤養(yǎng)分并不是一個(gè)直接退化過(guò)程，而是一個(gè)先退化后改善的過(guò)程。王霖嬌等（2018）認(rèn)為喀斯特石漠化生態(tài)系統(tǒng)裸露巖石可以提高土壤養(yǎng)分循環(huán)和養(yǎng)分積累，與裸露巖石土壤養(yǎng)分聚集效應(yīng)學(xué)說(shuō)（盛茂銀等，2013）一致。

就變異系數(shù)變化而言，2009年和2015年除pH為弱變異外，有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效率和速效鉀表現(xiàn)為中等變異或中等變異到弱變異或弱變異到中等變異，與張偉等（2004）、高鵬等（2013）對(duì)喀斯特峰叢洼地土壤養(yǎng)分時(shí)空分異特征的研究結(jié)果大體一致。土壤pH和有機(jī)質(zhì)變化趨勢(shì)一致，從潛在到強(qiáng)度石漠化2009年變異增大，而2015年變異減小，其他土壤肥力指標(biāo)變化表現(xiàn)不明顯，各指標(biāo)變異系數(shù)2015年明顯低于2009年，說(shuō)明生態(tài)治理后土壤養(yǎng)分趨向平衡，生態(tài)系統(tǒng)得到改善，植被恢復(fù)較好?？λ固氐貐^(qū)土壤養(yǎng)分表現(xiàn)較強(qiáng)的變異特性主要受兩方面的因子影響：一是強(qiáng)烈的人為干擾和土地利用方式；二是喀斯特地區(qū)獨(dú)特的二元結(jié)構(gòu)和生境的高度異質(zhì)性（劉方等，2008）。撒拉溪示范區(qū)廣泛發(fā)育著石溝、石芽，石峰聳立，地下巖溶通道較為發(fā)育，具有較高的環(huán)境異質(zhì)性，并受到強(qiáng)烈的人為干擾，從而導(dǎo)致該區(qū)域土壤養(yǎng)分表現(xiàn)為中等變異性。

5 結(jié)論

本文基于遙感對(duì)撒拉溪示范區(qū)石漠化等級(jí)進(jìn)行了劃分，對(duì)土壤肥力指標(biāo)的變化進(jìn)行分析，結(jié)果表明：

（1）從2009－2015年，撒拉溪示范區(qū)石漠化等級(jí)由強(qiáng)度、中度、輕度、潛在石漠化向中度、輕度、潛在和無(wú)石漠化變化，封山育林育草模式較其他等級(jí)石漠化治理效果相對(duì)明顯，生態(tài)治理模式成果有效，石漠化程度加劇后治理難度相對(duì)較大。

（2）從 2009－2015年，撒拉溪示范區(qū)石漠化土壤pH由弱酸向中性變化，土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著增加，堿解氮也增速明顯，速效鉀含量有所降低，土壤全氮含量變化不大，有效磷含量降低明顯且變異最大。示范區(qū)內(nèi)土壤養(yǎng)分含量級(jí)別均在適宜水平以上，屬中等偏上。

（3）隨著石漠化等級(jí)增加，各土壤肥力指標(biāo)下降?？λ固氐貐^(qū)不同石漠化等級(jí)土壤肥力指標(biāo)具有明顯差異，與石漠化特征存在明顯的耦合關(guān)系。

（4）撒拉溪示范區(qū)石漠等級(jí)變化趨勢(shì)為強(qiáng)度向中度，中度向輕度，輕度向潛在，潛在向無(wú)石漠化方向轉(zhuǎn)移，無(wú)石漠化面積逐年增加。隨著石漠化等級(jí)降低轉(zhuǎn)移變化，除土壤 pH、有機(jī)質(zhì)和堿解氮朝正向變化外，其余指標(biāo)均為負(fù)變化。