华北土石山区典型植物群落土壤健康评价

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土壤健康是陆地生态系统健康的基础,保持和改善土壤健康状况,对人类生存及可持续发展至关重要,深入开展土壤健康研究对维持陆地生态系统健康具有十分重要的意义。本文选择华北土石山区典型植物群落人工侧柏林、人工油松林和灌丛为研究对缘,在分析典型植物群落物种多样性、土壤理化性质和生物学性质(土壤呼吸)的基础上,初步评价土壤健康状况。应用主成分分析法对华北土石山区典型植物群落土壤健康状况进行综合评价,筛选利确定土壤健康评价指标。主要研究结果如下:(1)侧柏群落物种多样性指数H(2.482)、D(0.899)、J(1.635)与油松群落物种多样性指数H(2.509)、D(0.892)、J(1.600)相当。灌丛群落由于特殊的环境条件,造成物种多样性指数较低(H1.770、D0.773、J1.070)。(2)典型植物群落土壤粒级主要分布在0.02~0.002mm。表层土壤容重、田间持水量、饱和含水量以灌丛群落最大,其值分别为1.140g/cm3、31.240%、44.460%;而侧柏群落最小,各指标值为1.05g/cm3、21.520%、36.810%。深层土壤性质变化规律没有表层土壤明显,灌丛群落土壤容重、田间持水量、饱和含水量最大,其值分别为1.380g/cm3、23.680%、40.990%;而侧柏群落最小,各指标值为1.450g/cm3、18.560%、32.08%。从土壤物理性质看,侧柏群落土壤状况最好。(3)侧柏群落表层土壤有机质含量最高,灌丛次之,油松群落最差,其值分别为39.0g/kg、32.0g/kg、12.0g/kg;土壤表层全磷含量的大小顺序为:灌丛(0.031g/kg)>油松群落(0.027g/kg)>侧柏群落(0.02g/kg);碱解氮、速效磷含量表现为侧柏群落(85.607mg/kg、3.682mg/kg)>灌丛群落(85.074mg/kg、1.695mg/kg)>油松群落(43.516mg/kg、1.409mg/kg);全钾含量依次为油松群落(21.733g/kg)>侧柏群落(21.233g/kg)>灌丛群落(19.614g/kg);速效钾含量依次为灌丛群落(109.50mg/kg)>油松群落(97.03mg/kg)>侧柏群落(95.0mg/kg):阳离子交换量侧柏群落(19.380me/100g)明显大于灌丛(9.740me/100g),油松群落最小(3.250me/100g)。通过土壤养分指标分析,侧柚群落的土壤健康状况最好,油松群落和灌丛群落土壤比较差。(4)华北土石山区典型植物群落土壤呼吸速率具有明显的日变化和季节变化动态,土壤呼吸速率与土壤温度(0~10cm)变化一致,呼吸速率峰值出现在15:00左右,最小值出现在2:00~5:00。季节变化动态与温度密切相关,而且与降水量关系密切。土壤呼吸速率季节变化大小顺序为夏季(3.146umolm-2s-1)>秋季(2.417umolm-2s-1)>春季(1.813umolm-2s-1)>冬季(0.258umolm-2s-1),不同群落类型土壤呼吸速率表现为侧柏群落(2.642umolm-2s-1)>灌丛群落(1.701umolm-2s-1)>油松群落(1.177umolm-2s-1)。(5)通过主成分分析法筛选出10个华北土石山区土壤健康评价的主要指标(总孔隙度、有机质、全氮,全磷,速效氮,速效钾,土壤pH值,土壤呼吸速率、指数D,指数J)。本研究对华北土石山区土壤健康进行综合评价,结果为:侧柏群落土壤综合得分2.365,油松群落土壤综合得分-1.448,灌丛群落土壤综合得分-0.917。表明华北土石山区典型植物群落土壤健康优劣顺序为侧柏群落>灌丛群落>油松群落。
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