论文部分内容阅读
宝天曼自然保护区，地处我国南北过渡带，具有典型的过渡地带性、高度的环境复杂性、物种多样性、气候敏感性等特点，在研究中高山区土壤质量特征，加强山地土地资源的开发和可持续利用，防治土壤退化方面具有得天独厚的优势。迄今在宝天曼对土壤属性和土地质量评价方面所开展的工作还很少，本研究以宝天曼为研究对象，结合野外调查采样、室内分析、数学模型和计算机技术，分析了土壤物理、化学指标的统计和空间分布特征；采用模糊数学综合评价法分析研究区土壤质量的整体状况，从坡向和土壤发生层两方面探讨了土壤质量的垂直分异规律，从而反映土地自然质量的分布特征，以期为南北过渡带其他山区开展土壤质量空间异质性研究，防治土壤退化，进行土地资源管理提供一些借鉴和数据支持。主要结论如下：
(1)土地物理质量指标特征：
研究区土壤质地以砂粒和细粉粒为主；南北坡不同垂直样带上，随着海拔的升高，粗粉粒、细粉粒和黏粒含量线性增加，石砾线性下降，含水量呈线性上升趋势；土壤容重在南北坡不同垂直样带的分异规律存在很大差异，随着海拔的升高，北坡土壤容重先升后降，南坡土壤A层容重线性下降，B层无明显变化规律。从剖面来看，粗粉粒、土壤含水量表现为A层大于B层，细粉粒、土壤容重表现为B层大于A层，土壤A、B层的砂粒含量较为接近。从变异系数来看，石砾和黏粒含量变异性较高，砂粒、细粉粒、土壤容重趋于稳定，含水量南坡高于北坡，但总体仍处于适宜水平，总而言之，宝天曼土地物理质量特征较佳。
(2)土地化学质量指标特征：
研究区土壤pH值范围为4.40～6.49，土壤偏酸性，有机质、氮含量较丰富，钾含量适宜，磷含量较为缺乏，CEC分布在4.43～38.73coml/kg之间，土壤供肥保肥能力良好；微量元素锰和铜平均含量超过国家平均含量标准，锌和铁平均含量处于富集状态。从垂直样带上看，有机质、全氮和全磷在南北坡不同垂直样带上的分异规律较为一致，随海拔梯度的上升，在900～1200m的低海拔地区，线性下降，1200～1500m的中等海拔地区，先升后降，1500m以上的高海拔地区，线性上升；pH、全钾和CEC在南北坡不同垂直样带的分布规律各有其特点，北坡垂直样带，随着海拔高度的升高，pH和全钾以海拔1200m为界限，先降后升，CEC波动幅度较大，与海拔变化的相关关系不明显；南坡垂直样带，pH和CEC随海拔的升高保持波动上升的趋势，全钾和海拔相关关系较差。从剖面来看，各土壤化学指标均呈现为弱和中等变异性，除pH和全钾含量表现为B层高于A层，大部分指标含量均表现为A层高于B层。总体来说，研究区土壤有机质、氮、钾含量适宜于植被生长，磷较为缺乏，土壤化学质量指标的垂直分异规律较为复杂，且含量差异较小，北坡略高于南坡，土壤A层高于B层。
(3)土壤质量综合评价
利用层次分析法，通过计算Norm值，结合敏感性分析和相关分析，从20项土壤物理、化学指标中筛选最小数据集。土壤A层的MDS为：黏粒、含水量、容重、全磷、镍、有机质、全氮；土壤B层的MDS为：锰、有机质、含水量、全氮、全磷、细粉粒、锌、碳氮比。利用单项质量指标隶属度做土地质量限制性因素分析，结果表明：有机质和全氮是A层土壤质量的限制性因素；全氮和全磷是B层土壤质量的限制性因素。今后应立足于土地质量的分布特征，结合土壤的实际情况，分区进行土地的保护、开发、利用。采用模糊数学模型计算土壤质量综合指数SQI，研究区土壤A层SQI整体处于中等偏高水平，B层SQI总体处于中等偏低水平，SQI总体表现为北坡高于南坡，A层高于B层；把SQI按不同坡向、不同土壤发生层做进一步分析，结果表明：南北坡不同垂直样带SQI垂直分异明显，随海拔的提升，北坡SQI线性上升，南坡SQI先升后降；不同土壤发生层垂直分异规律相似，SQI均表现为A层大于B层，且在中等海拔地区出现了较高值。
(4)提升土地自然质量、实现土地可持续发展的措施和建议
宝天曼土壤质量整体处于中等偏高水平，但由于历史原因，在管理保护、规划开发及土地利用方面存在一些问题，造成部分地区土地质量偏低。现立足于土地自然质量分布特征，针对性提出了健全保护地用地法律法规，加强监管并提升公众素养，严格审批流程，对土地资源进行功能分区，结合区域土壤质量状况因地制宜的安排管理策略，合理的进行保护、开发、利用，开展土地质量空间动态评价、预测工作的建议。
(1)土地物理质量指标特征：
研究区土壤质地以砂粒和细粉粒为主；南北坡不同垂直样带上，随着海拔的升高，粗粉粒、细粉粒和黏粒含量线性增加，石砾线性下降，含水量呈线性上升趋势；土壤容重在南北坡不同垂直样带的分异规律存在很大差异，随着海拔的升高，北坡土壤容重先升后降，南坡土壤A层容重线性下降，B层无明显变化规律。从剖面来看，粗粉粒、土壤含水量表现为A层大于B层，细粉粒、土壤容重表现为B层大于A层，土壤A、B层的砂粒含量较为接近。从变异系数来看，石砾和黏粒含量变异性较高，砂粒、细粉粒、土壤容重趋于稳定，含水量南坡高于北坡，但总体仍处于适宜水平，总而言之，宝天曼土地物理质量特征较佳。
(2)土地化学质量指标特征：
研究区土壤pH值范围为4.40～6.49，土壤偏酸性，有机质、氮含量较丰富，钾含量适宜，磷含量较为缺乏，CEC分布在4.43～38.73coml/kg之间，土壤供肥保肥能力良好；微量元素锰和铜平均含量超过国家平均含量标准，锌和铁平均含量处于富集状态。从垂直样带上看，有机质、全氮和全磷在南北坡不同垂直样带上的分异规律较为一致，随海拔梯度的上升，在900～1200m的低海拔地区，线性下降，1200～1500m的中等海拔地区，先升后降，1500m以上的高海拔地区，线性上升；pH、全钾和CEC在南北坡不同垂直样带的分布规律各有其特点，北坡垂直样带，随着海拔高度的升高，pH和全钾以海拔1200m为界限，先降后升，CEC波动幅度较大，与海拔变化的相关关系不明显；南坡垂直样带，pH和CEC随海拔的升高保持波动上升的趋势，全钾和海拔相关关系较差。从剖面来看，各土壤化学指标均呈现为弱和中等变异性，除pH和全钾含量表现为B层高于A层，大部分指标含量均表现为A层高于B层。总体来说，研究区土壤有机质、氮、钾含量适宜于植被生长，磷较为缺乏，土壤化学质量指标的垂直分异规律较为复杂，且含量差异较小，北坡略高于南坡，土壤A层高于B层。
(3)土壤质量综合评价
利用层次分析法，通过计算Norm值，结合敏感性分析和相关分析，从20项土壤物理、化学指标中筛选最小数据集。土壤A层的MDS为：黏粒、含水量、容重、全磷、镍、有机质、全氮；土壤B层的MDS为：锰、有机质、含水量、全氮、全磷、细粉粒、锌、碳氮比。利用单项质量指标隶属度做土地质量限制性因素分析，结果表明：有机质和全氮是A层土壤质量的限制性因素；全氮和全磷是B层土壤质量的限制性因素。今后应立足于土地质量的分布特征，结合土壤的实际情况，分区进行土地的保护、开发、利用。采用模糊数学模型计算土壤质量综合指数SQI，研究区土壤A层SQI整体处于中等偏高水平，B层SQI总体处于中等偏低水平，SQI总体表现为北坡高于南坡，A层高于B层；把SQI按不同坡向、不同土壤发生层做进一步分析，结果表明：南北坡不同垂直样带SQI垂直分异明显，随海拔的提升，北坡SQI线性上升，南坡SQI先升后降；不同土壤发生层垂直分异规律相似，SQI均表现为A层大于B层，且在中等海拔地区出现了较高值。
(4)提升土地自然质量、实现土地可持续发展的措施和建议
宝天曼土壤质量整体处于中等偏高水平，但由于历史原因，在管理保护、规划开发及土地利用方面存在一些问题，造成部分地区土地质量偏低。现立足于土地自然质量分布特征，针对性提出了健全保护地用地法律法规，加强监管并提升公众素养，严格审批流程，对土地资源进行功能分区，结合区域土壤质量状况因地制宜的安排管理策略，合理的进行保护、开发、利用，开展土地质量空间动态评价、预测工作的建议。