【摘 要】
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土壤健康关乎陆地生态系统的健康。了解和维持土壤健康状况,科学评价土壤健康,探索有效的土壤生态系统管理模式,实现陆地生态系统稳步发展,是摆在人们面前的新课题。本研究选取湖南省莽山国家森林公园作为研究对象,通过在不同海拔梯度上设置土壤调查样点,采集土壤样品,室内分析不同海拔带的土壤物理、化学、生物学性质,综合运用HANEY土壤健康测试、康奈尔土壤健康评价系统(CASH)和国内主流的主成分分析法(PCA
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土壤健康关乎陆地生态系统的健康。了解和维持土壤健康状况,科学评价土壤健康,探索有效的土壤生态系统管理模式,实现陆地生态系统稳步发展,是摆在人们面前的新课题。本研究选取湖南省莽山国家森林公园作为研究对象,通过在不同海拔梯度上设置土壤调查样点,采集土壤样品,室内分析不同海拔带的土壤物理、化学、生物学性质,综合运用HANEY土壤健康测试、康奈尔土壤健康评价系统(CASH)和国内主流的主成分分析法(PCA)进行土壤健康评价,为了解土壤的生态系统服务功能和更好保护、保育山地土壤提供科学依据,主要研究结果如下:(1)在土壤物理性质上,土壤质量含水量与海拔呈显著正相关关系,土壤黏粒含量与海拔呈极显著负相关关系。土壤容重、土壤水稳性团聚体、土壤紧实度均与海拔无显著相关性。(2)在土壤化学性质上,土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、有效态Fe、有效态Cu含量均与海拔呈显著正相关关系,土壤p H、速效钾含量与海拔呈显著负相关关系。土壤CEC、全磷、全钾、微量元素Mn、Zn、盐基饱和度、交换性盐基离子(K+、Na+、Ca2+、Mg2+)、交换性Al3+、C:N比、游离氧化铁含量与海拔均无显著相关性。(3)在土壤微生物性质与海拔的关系上,土壤MBC、MBN、PLFA含量与海拔呈极显著正相关关系,但土壤24h矿化速率和潜在可矿化氮均与海拔无显著相关性。(4)在HANEY土壤健康指数,依据SHS2015版计算的土壤健康指数平均值为9.81±2.98,变化范围4.41~14.54,变异系数30%。根据SHS2018版公式,计算土壤健康指数平均值2.9±1.54,变化范围0.50~5.73,变异系数53%。根据Ward实验室的标准版公式,计算土壤健康指数平均值12.26±3.59,变化范围5.31~17.83,变异系数为29%。在所有调查样点中,有72%的调查样点达到“良好”级别。然而,SHS2018版指数的评分值很低,单独将土壤微生物指标用于土壤健康评分或许限制HANEY土壤健康工具在不同地区、不同农艺措施下的应用。今后,还需对HANEY土壤健康工具的参数和算法进行大量的测试或改进,以便提高HANEY土壤健康工具适用性与实用性。(5)应用康奈尔土壤健康评价(CASH)工具显示,莽山大部分调查样点的土壤健康指数都是高分水平,整体评分较高,平均值70.59±5.46分,最高分79.5分,最低分为58.8分。然而,在CASH土壤健康评价工具中,用于分配土壤健康指数的评分方法并不一致,很容易根据专家意见或者不适当的统计方法而存在人为的任意性。这说明CASH评分体系在某种程度上仍有一定局限性。(6)基于主成分分析以及Norm值的计算,最终确定GP、盐基饱和度、过氧化氢酶、速效钾、交换性Al3+共五项指标作为莽山土壤健康评价最小数据集。用隶属度函数与权重,计算出莽山土壤健康指数。土壤健康指数平均值为0.44±0.08,变化范围为0.28~0.58,健康指数总体上随海拔呈现先降低,后升高的趋势。
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