论文部分内容阅读
黄土高原地区生态环境脆弱,水土流失严重,小流域是生态恢复和重建的基本单元。人工植被恢复是黄土丘陵区生态环境建设的重要举措,但其对小流域土壤团聚体稳定性空间变异的影响及其驱动因子的研究还较少。本研究选择以人工柠条种植为主的宁夏固原市上黄村火岔湾小流域为研究对象,基于野外取样和室内分析,利用地统计学和Arc GIS空间分析,研究土壤团聚体稳定性、土壤有机碳及球囊霉素相关土壤蛋白的空间变异特征及其相互间关系,结合土壤理化因素及地理环境因子分析,探明对团聚体稳定性影响的主要驱动因子,以期为区域生态环境效应评估与管理提供一定的科学依据。取得主要结论如下:(1)干筛法和Le Bissonnais(LB)法测定的小流域团聚体2-0.053 mm粒级占比最多,而<0.053 mm最低,平均重量直径(MWD)值介于0.50-3.12 mm之间,变异程度12.91%-57.80%,属中等程度变异。MWD值空间异质比为0.04%-15.65%,表明存在着强烈的空间自相关性并以结构性变异为主。克里格插值结果表明,不同土地利用方式中柠条MWD值最高,而耕地及撂荒草地则较低。(2)不同土地利用方式下土壤有机碳(SOC)含量、有机碳碳储量(SOCS)及团聚体SOC含量均存在显著差异(p<0.05),总体表现为林地>灌木地>农地>草地;前两者变异系数(CV)为11.95%-22.18%,属中等程度变异,而后者CV为3.63%-7.54%,属弱变异;三者空间异质比为0.10%-20.19%,即存在强烈的空间自相关性且为结构性变异为主。坡位和整地方式对整个小流域SOC、SOCS和团聚体SOC有显著影响(p<0.05)。人工种植柠条促进了小流域土壤有机碳积累。(3)不同土地利用方式下球囊霉素相关土壤蛋白(GRSP)及团聚体GRSP均具有显著差异,其中柠条要比农地要高,草地最低;全土和团聚体GRSP的CV属中等程度变异,空间异质比<25%,表明存在着强烈的空间自相关性,并以结构性空间变异为主。易提取GRSP(EE-GRSP)的空间分布自相关性较总提取GRSP(T-GRSP)强。团聚体0.25-0.053 mm粒级的GRSP空间分布自相关性在所有粒级中最强。(4)小流域土地利用方式及整地方式对团聚体稳定性、SOC和GRSP产生了重要影响。土地利用方式的影响主要集中在表层0-10 cm,而整地方式的影响主要在下层10-20 cm。SOC与MWD和GRSP存在显著正相关关系。总体上,小流域人工柠条种植促进了全土和团聚体的GRSP和SOC的积累,进而影响团聚体稳定性;但小流域土壤团聚体稳定性、SOC和GRSP的空间分布及其变异性也受土地利用方式和整地方式的重要影响。在区域相关研究中有必要将整地方式和植被类型相结合进行综合研究。