论文部分内容阅读
祁连山区是西北干旱区重要的水源涵养地和生态安全屏障,也是甘肃、青海两省主要的畜牧业生产基地。生态环境受气候变暖、干旱、超载放牧、开垦开发等多重影响,该区草地生态系统发生严重的土地退化和水土流失,使草地的初级生产力和载畜能力、土壤质量逐渐下降。本文以祁连山区中西部温性荒漠、温性草原、高寒草甸及高山灌丛0-40 cm深度的土壤为研究对象,分析祁连山区土壤质量指标在不同植被类型、土层、地形上分布规律,确定评价土壤质量的最小数据集,利用RUSLE模型探讨土壤侵蚀特征及其对土壤质量的影响,为祁连山区草地土壤质量状况监测及其影响机理研究、草地退化防治工作提供重要的科学依据。主要结论如下:（1）土壤有机质、全氮含量受植被类型和土壤深度影响显著。从植被类型来看,0-30 cm深度土壤有机质和全氮含量的大小均表现为:温性荒漠<温性草原<高山灌丛<高寒草甸,全磷含量分布比较均匀;从土壤深度来看,0-40 cm深度土壤有机质、全氮含量自上至下逐渐降低,存在“表聚”现象。温性草原带土壤有机质、全氮均随海拔升高呈先增大后降低的趋势,最大值都在海拔2800-2950 m范围;土壤含水率、有机质和全氮含量在坡向上整体表现为:阳坡<半阴坡<半阳坡<阴坡,阴坡下有机质含量显著高于其他坡向,高出12.84%-54.28%（P<0.05）,在20-30、30-40 cm深度,与阳坡相比,阴坡下总氮含量分别显著提高了31.93%、46.21%。气候是土壤养分分布发生空间变异的重要原因之一,有机质、全氮与年平均气温显著负相关,与年累积降雨量、土壤含水率显著正相关。（2）植被类型、土壤深度对土壤团聚体指标均有极显著影响,其交互效应对平均质量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）存在显著影响。0-30 cm深度,团聚体百分含量（WSA）、MWD和GMD大小为:温性荒漠<温性草原<高寒草甸<高山灌丛,而D和PAD则相反;0-40 cm深度,土壤团聚度、团聚体及其结构的稳定性随土壤深度增加而逐渐降低。随海拔升高土壤团聚度、团聚体及其结构的稳定性先增大后降低,在海拔2800-2950 m范围内最稳定;WSA、MWD和GMD大小为:阳坡<半阴坡<半阳坡<阴坡,D和PAD表现正相反。团聚体水稳定性与年平均气温负相关,与年累积降雨量极显著正相关。（3）祁连山区土壤单重分形维数DV分布在2.080-2.500之间,均值为2.420,土壤质地整体偏粗,并且土壤颗粒呈现非均匀分布。不同土壤质地间的DV存在显著差异,表现出:砂土<壤质砂土<砂质壤土<粉壤土<粉土。植被类型对土壤颗粒组成、分形参数均有显著影响,DV大小为:温性荒漠<温性草原<高寒草甸<高山灌丛。高寒草甸容量维数（D0）显著高于高山灌丛,说明高山灌丛土壤颗粒存在缺失,粒径分布范围小于高寒草甸;信息维数（D1）、D1/D0、关联维数（D2）均表现为:温性荒漠<高山灌丛<温性草原<高寒草甸,说明温性荒漠土壤粒径分布的非均匀性最大,其次为温性草原、高山灌丛,高寒草甸土壤粒径分布最均匀。（4）采用RUSLE模型估算2017年祁连山区土壤侵蚀量为1.86×108 t/a,侵蚀面积为1.62×105 km2,以微度侵蚀为主。中度侵蚀及以上级别仅占侵蚀总面积的10.46%,但其侵蚀量占总侵蚀量的76.70%,集中分布在南山沿线、宗务隆山、冷龙岭和大通山。土壤可蚀性K均值为0.034,较高和高可蚀性区域占总面积的93.60%。0-40 cm深度,K值随土壤深度增加而逐渐增大,说明土壤深度越深土壤对侵蚀的敏感程度越高,越容易发生侵蚀;并随海拔升高先降低后增大,在海拔2800-2900 m土壤抗侵蚀能力最强;在坡向上K值表现为:阴坡<半阴坡<半阳坡<阳坡。（5）通过相关性分析和主成分分析法,筛选出6个土壤指标（有机质、土壤含水率、C/N、砂粒、Cu和GMD）作为评价祁连山草地土壤质量最小数据集,权重大小为:有机质>C/N>砂粒>土壤含水率>GMD>Cu。土壤质量指数在0.175-0.679间,均值为0.380。0-40 cm深度,土壤质量指数为:温性荒漠<温性草原<高山灌丛<高寒草甸,并随土壤深度增加而减小。草地土壤质量分布与海拔存在较强的相关性,随海拔升高先逐渐增大后减小,在海拔2800-2900 m范围内达到峰值;与阳坡相比,半阴坡、阴坡土壤质量显著提高了75.03%、163.12%。土壤侵蚀强度与土壤质量指数极显著负相关,土壤侵蚀是造成祁连山区中西部土壤质量降低的重要原因。