摘要：為了評估高寒地區(qū)不同土地利用方式下的土壤質(zhì)量狀況，明確不同土地利用方式下的土壤質(zhì)量的關鍵影響因子，在祁連山南坡采集了林地、灌叢、草地及耕地4種主要土地利用類型的土壤樣品174份，通過主成分分析（Principal component analysis，PCA）建立最小數(shù)據(jù)集（Minimum data set，MDS），綜合評估研究區(qū)不同土地利用方式下的土壤質(zhì)量。結(jié)果表明：林地、灌叢、草地和耕地土壤質(zhì)量指數(shù)值分別為0.535，0.519，0.466和0.544，表現(xiàn)為耕地＞林地＞灌叢＞草地，對土壤質(zhì)量分級為Ⅰ～Ⅵ級，對應指數(shù)分別為≤0.3，（0.3～0.4］，（0.4～0.5］，（0.5～0.6］，（0.6，0.7］和gt;0.7，草地等級為Ⅲ級，處于“中等”水平；耕地、林地和灌叢土壤質(zhì)量等級為Ⅳ級，處于“中等偏上”水平。土壤質(zhì)量關鍵指標間存在互相影響，因此，建議研究區(qū)域土地要實施分類科學管理。此外，合理開發(fā)和應用綠色高效的新型生物技術是應對影響研究區(qū)土壤質(zhì)量的微生物指標的有效措施。

關鍵詞：最小數(shù)據(jù)集；土壤質(zhì)量；祁連山南坡

中圖分類號：S158""" 文獻標識碼：A""""" 文章編號：1007-0435（2024）09-2952-10

收稿日期：2024-03-27;修回日期：2024-04-11

基金項目：青海省自然科學基金項目“祁連山南麓典型流域關鍵帶水文過程及碳收支變化特征研究”（2023-ZJ-907M）資助

作者簡介：

邱巡巡（1997-），女，漢族，貴州遵義人，博士研究生，主要從事自然地理與地表環(huán)境過程研究，E-mail：1260469240@qq.com；*通信作者Author for correspondence，E-mail：caoguangchao@126.com

doi：10.11733/j.issn.1007-0435.2024.09.029

引用格式：

邱巡巡， 曹廣超， 趙青林，等.基于最小數(shù)據(jù)集的祁連山南坡不同土地利用方式土壤質(zhì)量評價［J］.草地學報，2024，32（9）：2952-2961

QIU Xunxun， CAO Guangchao， ZHAO Qinglin，et al.Assessment of Soil Quality under Different Land Use Practices on the Southern Slope of Qilian Mountains Based on Minimum Data Set［J］.Acta Agrestia Sinica，2024，32（9）：2952-2961

Assessment of Soil Quality under Different Land Use Practices on the

Southern Slope of Qilian Mountains Based on Minimum Data Set

QIU Xun-xun1，2，3， CAO Guang-chao2，3*， ZHAO Qing-lin1，4， CAO Sheng-kui1，2，

ZHAO Mei-liang1，2，3，HE Qi-xin1，2，3， BAI Jia-qi1，2，3， XIAN Qing-ling1，2，3

（1.College of Geographical Sciences， Qinghai Normal University， Xining， Qinghai Province 810008， China; 2.Qinghai Provincial

Key Laboratory of Physical Geography and Environmental Process， Xining， Qinghai Province 810008， China; 3.Key Laboratory of

Surface Processes and Ecological Conservation on Tibetan Plateau， Ministry of Education， Xining， Qinghai Province 810008， China;

4.Graduate School of Qinghai Normal University， Xining， Qinghai Province 810008， China）

Abstract：To assess the soil quality under different land use practices in the high-cold region and identify the key influencing factors on soil quality under different land use types，174 soil samples from four main land use practices，including forests，shrubs，grasslands，and cultivated lands，were collected on the southern slope of the Qilian Mountains. A minimum data set （MDS） was established using principal component analysis to comprehensively evaluate soil quality under different land use practices in the study area. The results showed that the soil quality indices for forests，shrubs，grasslands，and cultivated lands were 0.535，0.519，0.466，and 0.544，respectively，with the order of cultivated landsgt;forestsgt;shrubsgt;grasslands. Corresponding to the soil quality classification，the soil quality levels for grasslands were classified as Grade III，indicating a “medium” level，while the soil quality level for cultivated lands，forests，and" shrubs was classified as Grade IV，indicating a “above-average” level. There were interactions among the key indicators of soil quality. Scientific classification management should be implemented for land in the research area. Regarding to the microorganisms affecting soil quality，the rational development and application of environmentally friendly，green and efficient new biotechnologies are effective measures to address the microbial indicators influencing soil quality in the study area.

Key words：Soil quality;Minimum data set;South slope of Qilian Mountains

土壤質(zhì)量是指特定種類的土壤在自然或管理的生態(tài)系統(tǒng)范圍內(nèi)維持植物和動物生產(chǎn)力、保持或提高水和空氣質(zhì)量以及支持人類健康和居住的能力［1-2］，土壤質(zhì)量的好壞取決于土地利用方式、生態(tài)系統(tǒng)類型以及土壤內(nèi)部各種特征的相互作用［3］。其中，土地利用通過干擾土壤的理化以及生物性質(zhì)，導致土壤肥力等發(fā)生變化，進而影響土壤質(zhì)量［5-7］。良好的土壤質(zhì)量不僅具有較高的生產(chǎn)力，而且有助于區(qū)域水土生態(tài)環(huán)境的改善［4］。因此，開展不同土地利用方式土壤質(zhì)量評價工作，對土地管理模式優(yōu)化和結(jié)構(gòu)調(diào)整具有重要意義［8］。

土壤理化和生物特性等功能因子在土壤質(zhì)量評價中往往被作為相關指標［9］。評價結(jié)果的準確與否和土壤質(zhì)量評價中參數(shù)的嚴格選擇息息相關［10］，且選取的大量指標之間往往存在相關關系，會造成數(shù)據(jù)間的冗余，準確提取適宜評價指標是土壤質(zhì)量評價的重要環(huán)節(jié)。Larson等［11］提出采用土壤參數(shù)最小數(shù)據(jù)集（Minimum data set，MDS）來鑒別評價指標間的相互關系以及反映對土壤特性和作物的影響。運用主成分分析（Principal component analysis，PCA）從大量土壤參數(shù)中篩選出相對獨立、影響土壤質(zhì)量的敏感性指標建立MDS，目前廣泛應用于評估土壤質(zhì)量［12-13］，涉及土地利用變化、草地不同放牧率下、森林不同治理模式下的土壤質(zhì)量評價等［14-16］。土地利用方式對土壤質(zhì)量產(chǎn)生顯著的影響，開展不同土地利用類型高寒土壤質(zhì)量調(diào)查，建立高寒土地管理評估框架體系對區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

祁連山是青藏高原東北部的高大山系，是我國西北干旱區(qū)重要的生態(tài)安全屏障，該區(qū)域地形復雜，氣候變化明顯，屬于典型的高寒區(qū)［17-18］。近年來，隨著祁連山國家公園的建立以及區(qū)內(nèi)生態(tài)價值的提高，以祁連山脈為核心的高寒旱區(qū)研究成為熱點之一。因此，本研究以祁連山南坡境內(nèi)的林地、灌叢、草地及耕地為研究對象，綜合土壤物理、化學和生物學特征，運用主成分分析方法選擇土壤質(zhì)量指標建立MDS，評估研究區(qū)域的土壤質(zhì)量，以期為青藏高原地區(qū)土壤可持續(xù)利用提供參考。

1" 材料與方法

1.1" 研究區(qū)概況

本文中的祁連山南坡主要指的是祁連山脈的中國青海片區(qū)，該區(qū)域年日照時數(shù)約為2200～2900 h，年均氣溫僅為-5.9℃，年內(nèi)降水集中分布在6～8月，年均降水量300～400 mm，屬于典型的高寒區(qū)，具有冬長嚴寒、夏短清涼的特征。研究區(qū)地理位置為 98°08′13″～102°38′16″E，37°03′17″～39°05′56″N，海拔2286～5208 m，平均海拔3800 m，總面積 2.4×104 km2，植物生長期為100～150 d，與降水季同期。研究區(qū)土壤呈弱堿性，土壤類型包括山地森林土、灰褐土、栗鈣土、黑鈣土、高山草原土、草甸土、寒漠土等［19］。

1.2" 樣品采集與分析

于2022年8月對區(qū)內(nèi)進行實地調(diào)查后，選擇無降雨日期，按照隨機采樣法在每個樣地選取3個1 m×1 m的取樣點用直徑為5 cm的土鉆鉆取采集林地、灌叢、草地及耕地土壤（0～20 cm）樣品。現(xiàn)場記錄采樣點的地理位置等基本信息，如圖1所示，布設樣地林地15個、灌叢15個、草地9個、耕地19個，共布設58個樣地，共計樣品174件。采樣后取部分土壤帶回實驗室，經(jīng)自然風干，剔除大塊礫石及未分解植物根莖后，部分用于測定土壤機械組成，部分過篩，用于測定土壤理化性質(zhì)。此外，一份鮮土現(xiàn)場過2 mm土壤篩后，置于-80℃液氮保存，用于測定土壤微生物多樣性。

土壤含水量（Soil Water Content，SWC）采用烘干法測定；土壤容重（Soil Bulk Density，BD）采用環(huán)刀法測定；土壤機械組成采用Mastersizer 2000型激光粒度儀測定；土壤電導率（Electric Conductivity，EC）使用電導率儀（DDS-307）進行測定。土壤全氮（Total Nitrogen，TN）、全磷（Total Phosphorus，TP）、全鉀（Total Potassium，TK）、有機碳（Soil Organic Carbon，SOC）含量等理化性質(zhì)的測定參考《土壤農(nóng)化分析》［20］。利用高通量測序技術對土壤細菌和真菌群落多樣性進行分析。

1.3" 土壤質(zhì)量評價

本研究采用13個影響土壤質(zhì)量的指標，對全量數(shù)據(jù)集的降維及土壤綜合質(zhì)量指數(shù)進行綜合評價，通過主成分分析（PCA）將特征值≥1的指標進行分組，各組內(nèi)選取Norm最高值相差10%以內(nèi)的指標，計算綜合荷載建立MDS，所有主成分的綜合荷載越大，其解釋綜合信息的能力就越強［21-22］；總數(shù)據(jù)集（Total data set，TDS）是對所有指標進行計算綜合荷載計算，公式如下：

Nik=∑k1（U2ikλk）（1）

式中：Nik是i指標在全部k個主成分的累加因子荷載；Uik是i指標的單個因子荷載；λk為第k個主成分的特征值。

通過建立指標與土壤質(zhì)量之間的隸屬函數(shù)，對進入MDS的指標求隸屬度值［5］，計算公式如下：

u（x）=0.9×1，x≥x2x－x1x2－x1，x2lt;x＜x10，x≤x1（2）

式中：x為土壤質(zhì)量指標的實際測量值；x1表示最小值；x2表示最大值；u（x）表示指標標準化后的值。

把各項指標線性得分與權(quán)重因子進行加權(quán)求和，計算土壤質(zhì)量指數(shù)（SQI），公式如下［23］：

SQI=∑ni=1WiNi（3）

式中：Ni和Wi分別表示第i種評價指標所對應的線性得分和權(quán)重系數(shù)；n為數(shù)據(jù)集中土壤指標總數(shù)。

1.4" 數(shù)據(jù)處理

使用IBM SPSS 26軟件對數(shù)據(jù)進行正態(tài)性、主成分及相關性等統(tǒng)計學分析，數(shù)據(jù)分布的正態(tài)性采用Shapiro-Wilk檢驗，用方差分析（One-way ANOVA）和Duncan檢驗比較不同數(shù)據(jù)組之間的差異，進行主成分分析時考慮了所有參數(shù)。采用Origin 2024軟件繪制圖表。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 祁連山南坡不同土地利用方式下土壤性質(zhì)差異

如表1所示，祁連山南坡4種不同土地利用方式下土壤性質(zhì)呈現(xiàn)差異性。就土壤TN含量而言，表現(xiàn)為耕地顯著大于灌叢及林地（P＜0.05），灌叢及草地顯著大于林地（P＜0.05）。耕地土壤TP含量最高，顯著大于林地、灌叢和草地土壤TP含量（P＜0.05）。草地土壤TK含量最高，顯著大于林地、灌叢及耕地土壤TK含量（P＜0.05），灌叢與耕地之間土壤TK含量差異不顯著，但均顯著高于林地（P＜0.05）。灌叢與草地之間SOC含量差異不顯著，但均顯著高于林地與耕地（P＜0.05），且林地SOC含量也顯著高于耕地（P＜0.05）。草地SWC最高，顯著高于其他3種土地利用方式下土壤SWC（P＜0.05）；灌叢與耕地土壤SWC均顯著低于林地土壤SWC（P＜0.05）。祁連山南坡土壤呈弱堿性，耕地土壤pH值最大，灌叢土壤pH值最小，顯著低于耕地和林地（P＜0.05）。祁連山南坡4種不同土地利用方式下土壤EC差異均不顯著。林地土壤黏粒（Clay）含量最高，顯著高于其他3種土地利用方式下土壤Clay含量（P＜0.05）；灌叢和草地土壤Clay含量均顯著大于耕地土壤Clay含量（P＜0.05）。耕地土壤粉粒（Silt）含量顯著大于其他3種土地利用方式下土壤Silt含量（P＜0.05）；林地和灌叢土壤Silt含量均顯著小于草地土壤Silt含量（P＜0.05）。林地和灌叢土壤砂粒（Sand）含量均顯著大于草地與耕地土壤Sand含量（P＜0.05）；且草地土壤Sand含量顯著大于耕地土壤Sand含量（P＜0.05）。灌叢與草地之間土壤細菌多樣性差異不顯著，但均顯著大于林地與耕地（P＜0.05）。林地的土壤真菌多樣性最低，顯著低于其他3種土地利用方式下土壤真菌多樣性（P＜0.05）。此外，根據(jù)第二次全國土壤普查土壤養(yǎng)分含量分級標準［24］，境內(nèi)林地、灌叢、草地和耕地TN，TP和SOC含量極豐富，處于一級水平，而土壤TP含量則相對較低，處于二級水平。

2.2" 基于PAC的MDS建立

如表2所示，祁連山南坡林地中，特征值＞1的5個主成分（PC1，PC2，PC3，PC4，PC5）占總方差的85.137%。指標因子荷載值越大，其所占主成分權(quán)重越大，對土壤影響越大。第1主成分中土壤指標有TN、SOC和pH，第2主成分中土壤指標有BD，Clay，Silt和Sand，第3主成分中土壤指標有TP、SWC和真菌多樣性，第4主成分中土壤指標為細菌多樣性，第5主成分中土壤指標有TK和EC，根據(jù)Norm值和相關性選取原則，篩選Norm值最高指標相差10%以內(nèi)的指標［5］。第1主成分中Norm值的排序為：pH＞TN＞SOC，TN，SOC和pH均在最高指標Norm值10%以內(nèi)，但由于林地pH與TN和SOC之間均呈極顯著（P＜0.01）相關，因此，選擇pH進入MDS。同理，第2主成分中，Norm值10%以內(nèi)的土壤指標為BD，Silt和Sand，Sand與BD呈顯著相關（P＜0.05），與Silt呈極顯著相關（P＜0.01），因此Sand進入MDS；第3主成分中，Norm值10%以內(nèi)的土壤指標為SWC和真菌多樣性，二者無顯著相關關系，因此SWC和真菌多樣性進入MDS；第4主成分中細菌多樣性進入MDS；第5主成分中Norm值10%以內(nèi)的土壤指標為TK和EC，二者無顯著相關關系，因此TK和EC進入MDS。

如表3所示，祁連山南坡灌叢中，特征值＞1的3個主成分（PC1、PC2、PC3）占總方差的73.780%。通過主成分分析，第1主成分中土壤指標有TK，SOC，SWC，pH，BD，細菌多樣性和真菌多樣性，第2主成分中土壤指標有EC，Clay，Silt和Sand，第3主成分中土壤指標有TN和TP。根據(jù)Norm值和相關性選取原則，最終進入MDS的指標為SOC，Sand和TN。

如表4所示，祁連山南坡草地中，特征值＞1的4個主成分（PC1，PC2，PC3，PC4）占總方差的92.154%。通過主成分分析，第1主成分中土壤指標有TP，SOC，pH，EC，Clay，Silt，Sand和真菌多樣性，第2主成分中土壤指標有TN和細菌多樣性，第3主成分中土壤指標有TK和BD，第4主成分中土壤指標有SWC。根據(jù)Norm值和相關性選取原則，最終進入MDS的指標為Sand，TP，pH，EC，TN，BD和SWC。

如表5所示，祁連山南坡耕地中，特征值＞1的4個主成分（PC1，PC2，PC3，PC4）占總方差的78.790%。通過主成分分析，第1主成分中土壤指標有TN，TP，SWC，pH，BD，Clay，Silt和Sand，第2主成分中土壤指標有TK，SOC和細菌多樣性，第3主成分中土壤指標有EC，第4主成分中土壤指標有真菌多樣性。根據(jù)Norm值和相關性選取原則，最終進入MDS的指標為Sand，SOC，EC和真菌多樣性。

2.3" 基于MDS的土壤質(zhì)量評價

全部評價指標標準化處理后進行主成分分析，用指標公因子方差占所有指標公因子方差之和的比例來獲取各指標的權(quán)重（表6-7），并使用隸屬度函數(shù)確定各指標的隸屬度。結(jié)合各指標的權(quán)重值與隸屬度，基于TDS和MDS計算得到的林地土壤質(zhì)量指數(shù)值的范圍分別為0.461～0.657和0.448～0.667，平均值分別為0.544和0.535；灌叢土壤質(zhì)量指數(shù)值的范圍分別為0.413～0.652和0.419～0.666，平均值分別為0.536和0.519；草地土壤質(zhì)量指數(shù)值的范圍分別為0.418～0.549和0.359～0.588，平均值分別為0.485和0.466；耕地土壤質(zhì)量指數(shù)值的范圍分別為0.443～0.632和0.391～0.616，平均值分別為0.550和0.544；因此，祁連山南坡農(nóng)田不同土地利用方式下MDS土壤質(zhì)量指數(shù)表現(xiàn)為耕地＞林地＞灌叢＞草地。

2.4" MDS評價的精度驗證

MDS構(gòu)建的合理性，直接關系到土壤質(zhì)量評價的準確程度。過度的簡化指標，會導致土壤質(zhì)量評價準確度的下降。因此，需對比分析基于全部指標計算的土壤質(zhì)量指數(shù)和基于MDS指標計算的土壤質(zhì)量指數(shù)間的差異。將兩類數(shù)據(jù)集土壤質(zhì)量指數(shù)值進行回歸分析，以TDS計算得到的土壤質(zhì)量指數(shù)值為基準對MDS土壤質(zhì)量指數(shù)值進行精度檢驗，其結(jié)果見圖2。從TDS和MDS的擬合效果來看，兩類數(shù)據(jù)集的土壤質(zhì)量指數(shù)呈顯著正相關（P＜0.01），R2為0.663，證明本研究構(gòu)建的MDS的檢驗精度較高，基于MDS構(gòu)建的土壤質(zhì)量指數(shù)可對研究地塊進行不同土地利用類型下土壤質(zhì)量評價。

3" 討論

3.1" 不同土地利用類型對土壤質(zhì)量相關指標的影響

本文基于PCA法結(jié)合相關性分析和Norm值，采用MDS計算SQI，對祁連山南坡4種不同土地利用方式下土壤質(zhì)量進行評價，并對MDS的精度進行了驗證，MDS可以替代TDS對祁連山南坡不同土地利用類型下土壤質(zhì)量進行評價。結(jié)合各樣地土壤質(zhì)量指數(shù)值來看（圖2），土壤質(zhì)量指數(shù)值大多分布在中上部，這說明土壤質(zhì)量整體較好，通過保護林地、灌叢、草地的自然生態(tài)環(huán)境減少人為干擾，對耕地進行合理施用有機肥等措施，提高土壤保水、保肥能力，促進植物根系生長可有效調(diào)節(jié)該區(qū)域土壤質(zhì)量。

不同土地利用方式會導致土壤養(yǎng)分及理化性質(zhì)等存在差異。本文4種不同土地利用方式構(gòu)建的MDS中，土壤pH值、Sand，EC，SWC，SOC，TN含量及真菌多樣性7個指標均入選兩次及以上，是影響研究區(qū)土壤質(zhì)量的關鍵指標。土壤粒度粗細直接影響著土壤的理化性質(zhì)與肥力狀況，是土壤最基本的物理性質(zhì)之一。土壤顆粒粗會導致土壤養(yǎng)分淋失，相對保水性能和保肥能力差［25］。本研究中，耕地土壤Sand含量顯著低于其余3種土地利用方式下土壤Sand含量，因此耕地土壤質(zhì)量較高，這與陳正發(fā)等［22］在云南坡耕地耕層土壤質(zhì)量評價結(jié)果一致。土壤EC、pH值及SWC是影響生態(tài)系統(tǒng)健康的重要物理因素［26］。有研究表明，土壤EC、pH值及SWC是影響細菌類群的主要因素，這些理化因子還可通過改變植物群落結(jié)構(gòu)調(diào)控真菌群落結(jié)構(gòu)［27］。本研究發(fā)現(xiàn)土壤真菌多樣性也是影響土壤質(zhì)量的重要指標。張麗星等［28］對內(nèi)蒙古草地土壤質(zhì)量評價研究中表示該研究區(qū)土壤質(zhì)量與土壤EC密切相關。有研究表示土壤EC、pH值、SWC過高會直接影響土壤的生物活性，降低土壤肥力和有機質(zhì)含量［29-30］，進而對土壤質(zhì)量產(chǎn)生消極影響。可見，土壤EC、pH值、SWC及真菌多樣性互相影響并制約研究區(qū)土壤質(zhì)量。SOC、TN直接關系植物生長及養(yǎng)分供應狀況，是植物生長所需的物質(zhì)保障，對土壤綜合質(zhì)量的貢獻度較大［31］，是評價土壤質(zhì)量的敏感指標［32］。不同的土地利用方式通過影響土壤碳和氮的分解與固存，直接影響土壤肥力和植物生長［33］。

綜合來看，影響研究區(qū)域的土壤Sand含量、EC、pH值、SWC，SOC，TN及真菌多樣性幾個關鍵指標，其內(nèi)部聯(lián)系緊密。有研究表明，較大的礫石孔隙結(jié)構(gòu)能夠顯著抑制土壤產(chǎn)流發(fā)生并促進水分的垂直入滲，增大土壤表層水分并逐年累積［34］，而土壤鹽分運移與水分運動相輔相成，遵循“鹽隨水動”的同步性準則［27］。土壤可溶性鹽分以水分為載體，由蒸發(fā)驅(qū)使聚集至土壤表層，且返鹽效應隨覆蓋層結(jié)構(gòu)惡化而愈加強烈［35］，這會導致土壤pH值的改變。此外，土壤微生物作為土地修復的變局者，直接管控有機物形成、分解和碳氮循環(huán)過程，本研究中也證實了這一點。因此，對于影響研究區(qū)土壤質(zhì)量的土壤理化性質(zhì)而言，土壤粒度對于該區(qū)域內(nèi)土壤質(zhì)量的影響較大，且存在一定的連鎖反應。在實施土地管理時，對耕地要合理施用有機肥，增加土壤肥力；盡量減少人類對森林、灌叢、草地等自然生態(tài)環(huán)境的干擾，避免水土流失發(fā)生。對于影響土壤質(zhì)量的微生物，開發(fā)應用綠色環(huán)保、環(huán)境友好的新型生物技術用以調(diào)控根際微生物間的互作關系，激發(fā)有益生態(tài)集群活性［36］，如科學合理施用微生物菌劑，是改善土壤微生態(tài)環(huán)境有效生物途徑。

3.2" 不同土地利用類型的土壤質(zhì)量評價

土壤質(zhì)量評價是土地可持續(xù)利用的一個重要思想。本研究基于MDS計算的祁連山南坡林地土壤質(zhì)量平均值為0.535，與茍國花等［5］在青藏高原南部林地的土壤質(zhì)量0.510調(diào)查相類似，略高于蔣叢澤等［7］在祁連山北坡調(diào)查的林地土壤質(zhì)量0.481，這可能與祁連山南北坡環(huán)境差異導致林地凋落物豐富度有關。把黎等［37］及祁棟林等［38］的研究表明，祁連山區(qū)南坡空中云水資源較北坡豐富，本文中林地土壤質(zhì)量的主要制約因子為土壤TK及真菌多樣性，二者的豐富度與降水及氣溫密不可分，這是本研究中祁連山南坡林地土壤質(zhì)量略高于蔣叢澤等［7］在祁連山北坡的研究結(jié)果的重要原因。本研究中灌叢土壤質(zhì)量為0.519，低于大渡河流域河谷區(qū)灌叢的土壤質(zhì)量0.558［39］。就本文研究結(jié)果來看，制約灌叢土壤質(zhì)量的主要因素是土壤粒度與土壤TN、SOC。馬劍［40］在對祁連山典型灌叢生態(tài)化學計量特征研究結(jié)果表明，祁連山灌叢植物生長更易受N限制；且眾多研究結(jié)果表明TN、碳含量在土壤中存在著協(xié)同作用［25］；就土壤粒度與土壤TN、SOC而言，祁連山南坡位于高寒地區(qū)，其土壤機械組成及土壤養(yǎng)分與大渡河流域中游干暖河谷區(qū)的差異明顯，因此研究區(qū)灌叢土壤質(zhì)量低于王文武等［39］在大渡河流域河谷區(qū)對灌叢的土壤質(zhì)量研究結(jié)果。祁連山南坡草地土壤質(zhì)量為0.466，與茍國花等［5］在青藏高原草地的土壤質(zhì)量研究相一致；土壤TN，TP，BD等理化性質(zhì)是影響研究區(qū)草地土壤質(zhì)量的重要因素，這與草地放牧有關；放牧是草地最主要的利用方式之一［41］，就其他3種土地利用方式而言，放牧行為會改變草地土壤物理結(jié)構(gòu)，從而影響其土壤質(zhì)量。研究區(qū)耕地土壤質(zhì)量為0.544，高于蔣叢澤等［7］在祁連山北坡的研究結(jié)果耕地土壤質(zhì)量0.462，與劉利昆等［42］在青藏公路沿線的研究結(jié)果0.535類似。

綜合看來，祁連山南坡農(nóng)田不同土地利用方式下MDS土壤質(zhì)量指數(shù)表現(xiàn)為耕地＞林地＞灌叢＞草地。對土壤質(zhì)量分級為Ⅰ～Ⅵ級，對應指數(shù)分別為≤0.3，（0.3～0.4］，（0.4～0.5］，（0.5～0.6］，（0.6，0.7］和gt;0.7［5］，草地等級為Ⅲ級，處于“中等”水平；耕地、林地和灌叢土壤質(zhì)量等級為Ⅳ級，處于“中等偏上”水平。就研究區(qū)實地調(diào)查來看，4種土地利用類型土壤質(zhì)量等級差異的主要原因如下：林地較高的凋落物豐富度有利于土壤質(zhì)量的改善，且耕地的人為施肥，可促進有機質(zhì)積累與養(yǎng)分循環(huán)［43］，而草地因為放牧、牲畜踐踏等影響土壤肥力，導致土壤質(zhì)量略低于耕地、林地和灌叢。有研究表明，祁連山地區(qū)的喬木建群種與優(yōu)勢種青海云杉，其葉片凋落物分解是祁連山中段森林生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動的重要環(huán)節(jié)之一［44］，農(nóng)田肥料施用改變了土壤養(yǎng)分［25］，較草地而言提高了土壤質(zhì)量。

4" 結(jié)論

本研究基于最小數(shù)據(jù)集對祁連山南坡林地、灌叢、草地和耕地土壤質(zhì)量進行了綜合評價。結(jié)果表明，林地、灌叢、草地和耕地土壤質(zhì)量指數(shù)值分別為0.535，0.519，0.466和0.544，表現(xiàn)為耕地＞林地＞灌叢＞草地。土壤質(zhì)量關鍵指標間存在互相影響，對于研究區(qū)域土地要實施分類科學管理，對耕地合理施用有機肥，增加土壤肥力；對于林地、灌叢、草地等自然生態(tài)環(huán)境盡量減少人為干擾，避免水土流失發(fā)生。此外，對于影響土壤質(zhì)量的微生物，開發(fā)應用綠色環(huán)保、環(huán)境友好的新型生物技術是應對影響研究區(qū)土壤質(zhì)量的微生物指標的有效措施。研究結(jié)果為祁連山地區(qū)土地可持續(xù)利用合理開發(fā)利用與管理提供了重要參考。

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