高矿化度水滴灌下沙漠人工林土壤质量特征及定量评价

Abstract

对高矿化度水滴灌下沙漠人工林土壤质量特征及评价的研究，不但对了解高矿化度水滴灌下人工林土壤物理、化学、生物学等关联过程有重要理论意义，而且对高矿化度水滴灌下人工林对风沙土土壤质量改良，以及极端干旱区人工林可持续发展，极端干旱风沙地区人地关系等研究都具有十分重要的参考价值。本文以塔里木沙漠长期高矿化度水滴灌下的人工林土壤为研究对象，通过野外调查采样，室内土壤分析，并结合数理统计方法，研究了塔里木沙漠长期高矿化度水滴灌下不同树种人工林土壤质量随林龄和灌溉水矿化度变化的基本特征，构建了人工林土壤质量评价指标体系，建立了土壤质量综合评价模型，并对塔里木沙漠长期高矿化度水滴灌下的人工林土壤质量进行了综合评价。主要结论如下： ⑴ 人工林建成后，土壤机械组成首先在表层发生改变，表现为细砂粒含量减少，极细砂粒、粗粉粒和细粉粒含量增加。人工林土壤除全钾外，pH、电导率、养分及酶活性都具有强烈的“表聚性”。人工林地土壤性质在表层变异性最强，最能代表流动风沙土向半固定和固定风沙土演变过程中土壤性质的变化。 ⑵ 林龄对不同树种人工林表层土壤质量指标的影响规律相同。随林龄增大，土壤出现明显的细化，细砂粒含量减少，极细砂粒、粗粉粒含量增多，pH增大，电导率增大，除全钾外，其他养分含量增加，土壤脲酶和过氧化氢酶活性增强，微生物量碳和氮的含量显著性增大。 ⑶ 灌溉水矿化度对人工林土壤质量指标影响规律不同。随灌溉水矿化度的增加，柽柳人工林土壤粗化，梭梭和沙拐枣人工林土壤机械组成变化不显著；pH变化不显著；电导率增大；柽柳和沙拐枣林土壤养分含量均增加，梭梭林土壤速效钾和阳离子交换量增加，其余养分指标先增加后减少；微生物量碳和氮的含量显著性减小。当滴灌水矿化度为2.88~12.07g/L时，脲酶和过氧化氢酶活性均随灌溉水矿化度的增加而增强，当滴灌水矿化度为12.07~29.70g/L时，梭梭人工林土壤脲酶和过氧化氢酶活性随滴灌水矿化度的增大而减弱。 ⑷ 对19项土壤质量指标进行分析，筛选出了8项土壤质量评价指标：团聚体总量、水稳性团聚体总量、速效氮、脲酶、微生物量氮、全磷、速效磷和全钾，构建了高矿化度水滴灌下人工林土壤质量综合评价指标体系和评价模型。 ⑸ 依据土壤质量分级标准，三种树种人工林土壤等级随林龄的增大而增加，且梭梭和沙拐枣较柽柳更有利于风沙土土壤质量的改良。不同矿化度水灌溉对人工林土壤质量指数的影响表现为：当灌溉水矿化度≤23.80g/L时，人工林土壤质量指数受其影响不显著，当灌溉水矿化度＞23.80g/L时，梭梭人工林土壤质量指数显著下降