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金沙江干热河谷地带土壤质量特征研究

郑郁  
【摘要】: 本文针对干热河谷地区生态建设需求及造林学与土壤学研究的前沿性问题,应用土壤学、恢复生态学、微生物学等理论,以金沙江干热河谷为研究对象,选取不同土地利用方式和不同海拔下草地为研究样地,通过历史资料收集、野外调查及土壤样品分析测定,研究土壤质量的分异特征,探讨这些因子对干湿季的生态响应和指示作用,建立研究区土壤质量评价指标体系,采用统计学方法提出土壤质量中主要敏感因子,从而为满足国家对生态建设环境效应评价的需求,加速该区域生态恢复提供理论和实践指导依据。取得的主要研究成果如下: (1)干热河谷地区不同土地利用方式下的土壤质量分异特征 ①土壤理化性质:热河谷地带天然植被水桐树林破坏改为其它土地利用方式后,土壤有机质、全氮、全磷和碱解氮含量显著降低,总体来说改造为合欢林和撂荒草地对土壤理化属性的影响相对较少;其土壤综合属性指数呈现不同程度降低,其降幅由小到大依次为草地合欢树林甘蔗地玉米地花椒地桑地,人为干扰越严重对土壤质量的破坏作用越大增加该区域土壤物质归还量是改善土壤质量的重要措施之一。 ②土壤微生物量及其呼吸强度:随着天然植被水桐树林破坏改为其它土地利用方式,土壤微生物量和呼吸强度总体呈现降低趋势,其中以草地和合欢林降幅最小;干湿季节变化影响下,湿季下的微生物量和呼吸强度要高于干季。 ③土壤酶活性:土地利用方式改变后,土壤酶活性变化显著,总体来说脲酶、蔗糖酶、磷酸酶显著降低,其中撂荒草地和合欢林降幅较低;土壤综合酶指数(SEI)随土地利用方式的改变呈现不同程度降低,降幅从小到大依次为合欢林、天然草地、玉米地、花椒地、甘蔗地和桑地;在干湿季节影响下总体来说酶活性和SEI湿季要高于干季。 (2)干热河谷地区不同海拔下的土壤质量变化规律 ①土壤理化性质:随着海拔的升高,干热风影响显著降低,土壤理化性质得到显著改善,表现为有机质、全氮、全磷、和速效氮磷钾含量显著增加,海拔1005m以上趋于稳定。海拔1500m以上到1600m以下的过渡带植被对土壤理化性质的作用不明显。 ②土壤微生物量及其呼吸强度:随着海拔的升高,微生物量碳氮呈显著的线性增加,其中在海拔705m-920m处增加较快,而海拔920m-1500m增幅缓慢;基础呼吸和诱导呼吸随海拔的升高呈缓慢增加趋势;代谢熵在干季呈现降低趋势,说明干热风影响显著降低,对微生物的胁迫减少,qCO2降低,低的qCO2可以保证高的代谢效率,使土壤有充足的活性有机物,维持较好的土壤性状和可持续利用潜力。 ③土壤酶活性:随着海拔升高,土壤酶活性显著显著改善,表现为磷酸酶、脲酶、蔗糖酶、纤维素酶和多酚氧化酶活性显著增加,海拔1005m以上基本趋于稳定;湿季由于较好的水分条件,土壤酶活性较干季显著增加。相同海拔下土壤微生物学质量湿季含量要高于干季。 (3)干热河谷地区土壤质量敏感因子的筛选与评价 相关分析表明土壤属性指标呈现不同的相关性,不同指标之间相关性差异较大。敏感性分析说明土壤属性指标的敏感性差异较大,将其划分为高度敏感、中度敏感、低度敏感和不敏感指标,脲酶、多酚氧化酶、全氮、基础呼吸强度、有机碳、蔗糖酶、磷酸酶、代谢商的变异系数在40%以上,为中度敏感;微生物量碳、全磷、纤维素酶、碱解氮、微生物量氮、速效磷、诱导呼吸、速效钾变异系数在40%-10%,为低度敏感;容重、过氧化氢酶活性变异系数最小,为不敏感。根据敏感分析和判别分析筛选出适宜干热河谷地带的土壤敏感指示因子为基础呼吸强度、脲酶活性、代谢商3个,相关性分析表明所筛选出的指标可以很好的反映土壤综合指标属性。采用模糊数学中的加权综合法建立土壤简化属性指数和综合属性指数模型,并对不同土地利用方式和海拔的土壤质量进行模拟,表明所筛选出的指标可以更好的用于反映土壤特性的连续变化,模拟土壤生态过程的质量演变过程。


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