青海高寒区湟水林场土壤理化性质垂直分异特征及土壤质量评价

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黄土高原是世界上水土流失最严重的地区之一。湟水河流域地处黄土高原向青藏高原过渡的地带,受制于当地的土壤和气候条件,植被覆盖度极低,如何有效地修复当地脆弱的生态环境是当前的研究热点问题,而深入研究不同植被恢复措施对土壤质量的提高和土壤性状的改良作用就显得格外重要。本研究以地处黄土高原湟水河流域的湟水林场作为研究对象,通过室外样点布设、样品采集与实验室测定,运用统计学方法、单因素方差分析法对比分析了不同植被类型、坡度、坡向下的湟水林场样地的土壤容重、颗粒组成、土壤碳氮磷等养分指标、土壤酶活性的分异特征,并选取评价指标,运用主成分分析法提取了选定的土壤质量评价指标的主成分,结合土壤质量评价模型,计算得到土壤质量综合指数,明确了湟水林场不同植被类型、坡度、坡向的土壤质量等级和土壤改良程度,最终为湟水规模化林场选择适宜的植被恢复类型提供理论支撑。本文取得的主要研究成果如下:(1)阐明了不同植被类型、不同坡度、不同坡向的土壤物理-化学-生物性质分异特征。其中不同植被类型样地土壤的平均容重为1.379 g/cm3,平均孔隙度为47.96%,土壤总有机碳、土壤总氮、土壤总磷的平均含量分别为4.73、0.54、0.42 g/kg,土壤碳酶、氮酶、磷酶的平均酶活性分别为0.036、0.21、0.16 μmol/(g·h);不同坡度土壤的平均容重为1.324 g/cm3,平均孔隙度为50.06%,土壤有机碳、总氮、总磷平均含量分别为6.75、0.67、0.42 g/kg,土壤碳酶、氮酶、磷酶的平均酶活性分别为0.044、0.17、0.20μmol/(g·h);不同坡向土壤的平均容重为1.334 g/cm3,平均孔隙度为49.65%,土壤有机碳、总氮、总磷平均含量分别为6.47、0.66、0.39 g/kg,碳酶、氮酶、磷酶的平均酶活性分别为0.043、0.17、0.19μmol/(g·h)。(2)阐明了不同植被类型、不同坡度、不同坡向的土壤综合质量指数。其中不同植被类型样地的土壤综合质量指数分别为杨树地0.71、云杉地0.59、圆柏地0.58、柠条地0.55、油松地0.55、山杏地0.53、柠条混交林地0.47、草地0.34、沙柳地0.33;不同坡度的土壤质量综合指数为陡坡地0.61、急坡地0.56、缓坡地0.53、斜坡地0.52、平坡地0.47;不同坡向的土壤质量综合指数为半阴坡地0.62、阴坡地0.59、阳坡地0.47、半阳坡地0.47。根据土壤质量综合指数分级标准,仅有杨树地的土壤质量为Ⅱ级,属于较肥沃土壤,仅有草地和沙柳地的土壤质量为Ⅳ级,土壤质量低,属于较差土壤,而其余样地的土壤质量均为Ⅱ级或Ⅲ级,土壤质量属于较肥沃或一般肥沃土壤。(3)阐明了不同植被类型、不同坡度、不同坡向的土壤相对质量指数。其中杨树地、云杉地、圆柏地和柠条地的土壤相对质量指数高于油松地,分别提高了 29.39%、8.39%、6.19%和1.09%,山杏地、柠条混交地、草地以及沙柳地的土壤相对质量指数均低于油松地,分别降低了 2.18%、14.13%、38.54%、39.22%;陡坡地、急坡地的土壤相对质量指数高于缓坡地,分别提高了 14.13%、4.69%,斜坡地、平坡地的土壤相对质量指数均低于缓坡地,分别降低了 1.74%、12.18%;半阴坡地、阴坡地的土壤相对质量指数高于阳坡地,分别提高了 3 1.05%、24.43%,半阳坡地的土壤质量均低于阳坡地,降低了 1.47%。
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