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Majaliwa Mwanjalolo Jackson-Gilbert, Tenywa Makooma摩西,Karuturi p c . Rao伯纳德•Musana Fungo伯纳德,Bahiga勒布朗,Jumaine Mkangya, Kuule Muke, Kamugisha里克,贝查尔斯•Luswata Nampijja约瑟芬,Sebuliba以斯帖,Nandozi卡罗尔,Barasa伯纳德,Azanga Ekaka, Sospeter Onchoke Nyamwaro, Mugabo Josephat, Buruchara罗宾,Fatunbi Oluwole,卡鲁姆Katcho, Adewale Adekunle, ”土壤肥力与景观位置和土地利用/覆盖类型:一个案例研究的基伍湖飞行员学习网站”,农业的发展, 卷。2015年, 文章的ID752936年, 8 页面, 2015年。 https://doi.org/10.1155/2015/752936
土壤肥力与景观位置和土地利用/覆盖类型:一个案例研究的基伍湖飞行员学习网站
文摘
本研究确定土地用途的变化和分布/覆盖的景观,和表层土壤的营养状况评估层的基伍湖飞行员学习网站(LKPLS) micro-catchments相比。土壤理化性质量化使用一式三份土壤样本收集各土地利用/覆盖在两个深度(0-15和15 - 30厘米)在三路请学习创新平台(IP)网站(Bufundi在乌干达,Mupfuni-Shanga在湄刚果、卢旺达Gataraga)。小规模农业增加了在所有基准测试micro-catchments牺牲其他土地/覆盖。解决地区土地利用/覆盖跨站点分布沿景观变化和国家;主要的一个是桉树林地、湿地和Bufundi多年生和一年生植物作物;在Mupfuni-Shanga一年生植物和多年生作物;在Gataraga和一年生植物作物。多年生作物往往发生在footslope和山谷的底部,而一年生植物发生在背坡上部和峰会。可用P和K相对较高,C / N比(7.28)是最低的Mupfuni Shanga。年度作物最低可用P和N在网站()。关键营养物质N, P, K低于Bufundi植物生长的关键值。
1。介绍
土地利用/覆盖变化和种群动态是中央在理解土壤肥力动力学在撒哈拉以南非洲地区1,2]。尽管母质、气候、地质、历史和管理被视为在地区和大陆尺度土壤属性的司机(3,4)、景观位置和土地利用/覆盖关键因素影响下土壤特性hillslope和微型水网规模5,6]。这些属性定义hillslope流程,包括流模式和其他动态地形影响和他们的反馈7,8]。这些过程包括径流生成、排水、土壤温度变化和水土流失,因此流域内土壤形成和营养再分配(9- - - - - -15]。土地利用/覆盖变化也与小气候的变化(16- - - - - -20.]。因此,土地利用和植被类型时,必须认真考虑有关土壤养分状况和环境条件(21,22),土壤质量的代理指标(23- - - - - -26]。
基伍湖飞行员学习网站(路请)是一个地区被认为是具有独特的自然资源基础包括在该地区的最肥沃的土壤(27]。然而,在过去的二十年土壤肥力下降已经广泛报道(28- - - - - -32]。供应,demand-induced短缺严重强调粮食生产能力跟不上人口增长(33]。没有农业用地扩张,尤其是在卢旺达;然而把要求放在现有农田的人数在增加(32]。因此,农民被迫加强现有土地和农作物生产栽培扩展到更多的边际土地(34,35]。在崎岖的地形,陡峭的斜坡,这可能导致严重的土地退化风险(36,37]。因此,重要的是理解的状态和动态土壤养分与土地利用和景观位置。这样的理解是至关重要的估计在半自然的营养状态和耕地生态系统和潜在的变化关系在地方和地区尺度土地利用变化。是假设的数量和分布广泛的土壤养分在土地和景观位置中可能会有所不同。因此,本文的目标是(我)确定土地利用/覆盖的变化从1986年到2009年,(2)确定不同的土地利用/覆盖的分布沿景观(峰会上背坡,footslope,和山谷)在3基准测试基伍湖分水岭,和(3)评估营养状态在小农农场对土地类(多年生植物,一年生植物和林地)和斜坡位置(上、中、低)在两个基准测试水域Bufundi和Mupfuni Shanga。
2。材料和方法
这项研究是在三个微型水网一个在乌干达进行(Bufundi),一个在刚果民主共和国(Mupfuni Shanga / Kirotshe),和一个在卢旺达(Gataraga)都位于撒哈拉以南的路请挑战项目。路请位于西部卢旺达之间的边界,基伍地区湄刚果、乌干达西南部。路请划定在刚果湄边著名的维龙加火山山脉链组成的几个火山。地形是由丘陵和山谷大部分山坡12 - 50%不等;然而在一些地区坡80%以上观察和用于种植。降雨是双峰,提供了机会,一年种植两季。“长下雨”发生从2月中旬到6月初,而“短降雨”发生从9月中旬到12月中旬。整个地区的平均年降雨量800毫米到2000毫米之间的不同。北部高地的卢旺达,平均年降雨量为1300毫米,平均气温16°C。在乌干达(卡巴利),年降雨量931 - 1147毫米不等2004年至2007年,每年994毫米的长期平均水平。 In D.R. Congo rainfall varies from 1200 to 2000 mm. Most soils of the pilot learning site are volcanic Andosols except in Bufundi-Uganda and east of Ruhengeri where deeply weathered, lateritic Ferralsols occur. Andosols are relatively fertile and support intensified farming in absence of fertilizer inputs; however, they are very susceptible to soil erosion. The Ferralsols are considerably lower in potassium and other cation bases [38]。
2.1。土地利用/覆盖变化
在该地区土地利用/覆盖变化测定通过分析1986年和2009年的陆地卫星图像覆盖研究区。监督和非监督分类中使用土地和水资源综合信息系统(ILWIS) 3.3版。他们使用的验证目标采访农民在2009年的现场工作和野外观察。野外观察也用于更新美国地质调查局2005年研究区地图并生成一个2009年的土地利用/覆盖地图。1986年的土地利用/覆盖地图是来自国家乌干达(生物质研究(1996)39]。主要的土地利用/覆盖类包括自然森林,草原,小规模种植和大型农业和森林。
2.2。土壤的映射
选择基准测试水域被映射在2009年的现场工作锻炼。生成的土壤地图乌干达在2010年国家农业研究实验室,和湄刚果和卢旺达的分选机土壤地图被用作基础地图。五个横断面跨越不同的土壤单位制定了更新地图。也尝试匹配土壤地图单位与主要地形。地形的地图区域是来自美国地质调查局的一个更新的子集- 2005层使用数字高程模型边坡派生和120场斜率测量在乌干达和刚果。三个全球地貌类,土地级别:斜坡不到5%,倾斜的土地:斜坡5至30%,陡峭的土地:斜坡> 30%,。斜率测量使用测斜仪完成。标准土壤剖面2和m被挖的坑确定土壤单元。土壤剖面描述使用标准程序(40]。
获得的土壤和2009年土地利用/覆盖在ArcView GIS地图覆盖3.3软件。五个横断面跨越主要土地利用/铺上土壤单位在电弧看来GIS 3.3环境。至少三个土壤样本采集的两国主导单位在0-15,15 - 30厘米的土壤深度和整个景观的位置。此外,历史和管理信息收集。土壤样本风干土壤pH值和分析,土壤有机质(SOM),总N, P,可用和可交换的基地(钙、镁、K)标准方法(后41]。土壤pH值测量用酸度计(1:2.5:土壤水),SOM使用Walkley和黑色(1934)方法,和总N (Kjedhal方法)。土壤质地决心利用Bouyoucos比重计法。土壤分类是根据联合国粮农组织的分类(42]。
2.3。土壤肥力与土地利用/覆盖
属性不同的土地利用/覆盖下的土壤和在不同景观位置比较现有的关键值(43]。
3所示。结果和讨论
3.1。土地利用/覆盖的变化选择微型水网相比
图1和表1显示两个时间序列的土地利用/覆盖三个微型水网(Bufundi和Gataraga)和村Kirotshe (Mupfuni Shanga / Kirotshe)。1986年时期的、小规模的农业(64.6%)和桉树种植园(27.7%)的主要土地利用/覆盖类型Bufundi。一小部分(7.7%)的微型水网沿着溪流一般是由纸莎草湿地。
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在卢旺达开放丘陵山地树种植园(61.7%)和小规模农业(37.3%)与分散树主要土地利用/覆盖。在刚果,森林覆盖(83.6%)和小规模农业(7.9%)占主导地位的土地利用/覆盖约占91.5%的研究领域。其他土地利用/覆盖包括水体(8.5%)。
一般来说,小规模的农业地区在Bufundi路请。增加,小规模的农业区域的相对变化是观察到从1986年到2009年的25.4%。这是林地桉树的费用。在卢旺达的相对增量19%同期观察开放丘陵山地树(桉树)为代价的。小规模的农业地区的相对变化观察到路对面请是由于人口压力(44,45)和管理不善的耕地已经加速土地退化和最近观察到负Bufundi的桉树对土壤的影响31日,34]
土地利用/覆盖的趋势的三个基准分水岭地区类似于观察(44,46,47]。小规模农业有显著增加的费用,其他土地利用/覆盖的三个网站。人口增长长期以来一直被认为是标准的水域的变化的主要推动力。在Mupfuni Shanga,可怜的实现法律法规可能会导致农业用地的扩张。
3.2。土壤的选择基准测试微型水网
土壤地图三个基准测试领域的路请给出数据1,2,3。Gataraga流域的主要土壤单元包括松软暗色土和玻璃质的暗色土(图4)。在Bufundi,主要包括土壤Acric铁铝土淋溶土和有机土(图5)。在Mupfuni Shanga主要土壤单位普通强淋溶土(44.2%)、腐殖质始成土(1.0%),和暗色松软暗色土(54.8%)(图6)。松软和玻璃质的暗色土覆盖相对平等的地区Gataraga微型水网;松软暗色土位于山谷和footslope。在乌干达,54.9%的微型水网被淋溶土覆盖主要背坡,而阿克利铁铝土(13.5%)被发现在峰会上和有机土(24.4%)和覆盖其余部分的微型水网的湖。
村里的Kirotshe Mupfuni Shanga,普通强淋溶土盖上背坡和峰会的最大的山,而松软暗色土占据较低的背坡和footslopes Kirotshe-Goma湖边,沿着马路。两山的道路上戈马被暗色暗色土覆盖(5.2%)和一个山是由腐殖质始成土(0.92%)。其余的基伍湖覆盖(5.02%)基准测试网站。
选择土壤属性Bufundi和Mupfuni Shanga展示在表2。土壤性质变化从一个基准测试分水岭/网站。通常,在Mupfuni Shanga,观察无显著变化的土壤属性在土地和深度()。在Bufundi,多年生植物往往有相当高的OM, Av, P, N比桉树和footslope一年生植物。在峰会上,多年生植物往往有更多的OM,钙和镁比桉树和一年生植物。在硅谷,OM和Av。P桉树下最高,其次为多年生植物()。土壤特性如pH值、Av。P和K倾向于相对较高Mupfuni Shanga Bufundi。通常在Mupfuni Shanga(刚果)、pH值、OM, N, K是植物生长的临界范围内的三个景观位置,而av。P, Ca、Mg是植物生长的最佳射程以外。可用P和Ca低于临界水平,土壤的质地而毫克Mupfuni Shanga通常是砂质壤土。
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Bufundi, pH值足够0-15厘米的表层土下一年生植物的脚,在峰会的多年生植物,多年生植物下0 30厘米的山谷。有机质含量是一般高,除了在山谷中多年生植物;一年生植物在山谷下15 - 30厘米的土壤;和表层土(0-15厘米)在一年生植物在峰会上是温和的。
氮通常从中度到高两个水准micro-catchments。在Mupfuni-Shanga高景观位置和土地利用/覆盖除了在多年生植物(15 - 30厘米)。在Bufundi,温和的含氮量一年生植物(0-15厘米)下观察footslope,桉树(0-15和15 - 30厘米),多年生植物(15 - 30厘米)和一年生植物(0-15厘米)峰会。在硅谷,温和的氮水平下观察一年生植物(15 - 30厘米)和多年生植物对于土壤层次。除了在桉树在谷中磷含量在Bufundi通常低于临界值。钾、钙和镁低于临界范围的土壤在不同景观的位置。钠普遍临界范围内所有的土地在不同景观的位置。在纹理Bufundi土壤是粘土砂壤土。值得注意的是,年度作物最低可用跨站点(磷和氮)。
土壤特性的变化在土地和基准测试网站是由于土壤的性质,桉树,一年生植物,多年生作物种植和如何将这些土壤和它们相关的土地利用/覆盖管理。这些土壤松软暗色土和淋溶土Mupfuni Shanga Bufundi,分别。研究了刚果民主共和国东部的土壤通常是高效和休耕了大约二十年是由于反叛活动,而那些Bufundi虽然高度风化,收到大量的肥料。土壤的Mupfuni Shanga相对低C / N比(7.28)相比的Bufundi(10.4),尽管相对较高的降雨量Mupfuni Shanga Bufundi相比。的C / N比(10.4)Bufundi土壤应该支持的净矿化N .不幸的是,N营业额在这土壤记录不良的。
许多其他火山土壤的研究表明,在火山土壤N营业额可能不是完全解释的C / N比率(48- - - - - -50]。也许温差,母岩的风化程度,土地利用/覆盖变化,土壤管理和hillslope流程和交互解释的差异之间的两个土壤C / N比率火山起源(50- - - - - -53]。
营养与Bufundi景观位置和土地利用的变化符合王et al。5)观察小流域黄土高原和王et al。54)发现在中国的商业茶园收到氮肥料。这也印证了Majaliwa等的结果。44在Kibale-Uganda]。在黄土中,王et al。5)观察到显著差异在土地SOM, TN,可用N(一个)。他们也观察到林地、灌木林地和草原有相对较高的SOM, TN,而休耕的土地和农田。在乌干达,Majaliwa et al。44)观察到景观位置、土地使用和他们的交互表层土壤特性有明显影响。他们还注意到,从天然森林变为茶和桉树诱导表层土壤的营养状态将发生重大变革。
4所示。结论和建议
的信息和讨论小规模农业增加在所有基准测试水域的所有其他土地利用/覆盖。土地利用/覆盖类型的分布与景观跨站点位置和国家不同。的主要土地利用/覆盖类型的人类定居部分网站桉树林地,湿地,和小规模农业(多年生和一年生植物作物)在乌干达Bufundi /;小规模农业(一年生植物和多年生作物)Mupfuni Shanga /差动继电器刚果(金);和一年生植物作物Gataraga /卢旺达。不同土壤肥力水平和管理整个路请网站很明显。土壤的Mupfuni Shanga相对更高的pH值,Av。P和K比Bufundi和年度作物最低可用磷和氮在路请;关键养分(N, P, K)低于Bufundi植物生长的关键值。
建议农业社区的路请在土壤肥力进行宣传和培训评估和管理和自然资源管理,以改善他们的生活,保护环境。
利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
确认
作者感谢基伍湖飞行员学习网站的支持协调,在路请法拉和社区。
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