厲方楨，朱華忠，李愈哲，歐陽(yáng)克蕙，鐘華平，喬宇鑫

(1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，江西 南昌 330045； 2.中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，北京 100101；3.江蘇省地理信息資源開發(fā)與利用協(xié)同創(chuàng)新中心,江蘇 南京 210023；4.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)科院動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江西 南昌 330045； 5.西藏農(nóng)牧學(xué)院，西藏 林芝 850400)

新疆阿勒泰地區(qū)是中國(guó)北方重點(diǎn)牧區(qū)之一，草地總面積984.24萬(wàn)hm2，可利用草地面積723.93萬(wàn)hm2[1]。作為草地嚴(yán)重退化的區(qū)域，阿勒泰地區(qū)可利用草地面積在不同程度上的退化率已達(dá)85%[2-3]。土壤退化是草地退化的直接表現(xiàn)和核心問題，草地土壤理化性質(zhì)的改變會(huì)影響整個(gè)草地群落的演替走向[4-6]。土壤容重作為反映土壤物理性質(zhì)的特征指標(biāo)，不僅可以定量表征土壤的性狀，還是研究區(qū)域尺度土壤元素儲(chǔ)量等的必需參數(shù)。鑒于對(duì)草地退化的可衡量性和敏感性，土壤容重已成為目前研究草地退化的重要指標(biāo)之一[7-9]。隨著空間分析的應(yīng)用和發(fā)展，對(duì)于草地退化的研究正逐步從草地土壤理化性質(zhì)向空間格局轉(zhuǎn)變[10-16]。有關(guān)對(duì)草地土壤容重研究的探索，也在向區(qū)域范圍內(nèi)的三維空間變異性和波譜特性研究深入[17-19]。張文太等[20]借助ArcGIS軟件在新疆伊犁河谷地區(qū)進(jìn)行區(qū)域布點(diǎn)，基于野外土壤調(diào)查結(jié)果和變異系數(shù)法，得出土壤容重在水平和垂直方向上的變異性情況。邱璇等[21]在內(nèi)蒙古小針茅(Stipaklemenzi)荒漠草原上，利用核磁共振波譜法對(duì)0-100 cm的土層進(jìn)行測(cè)定，總結(jié)了土壤容重隨土層深入的變化趨勢(shì)。

本研究以新疆阿勒泰地區(qū)草地資源野外調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，借助地理信息系統(tǒng)和遙感平臺(tái)，對(duì)草地土壤容重進(jìn)行相關(guān)性分析和空間預(yù)測(cè)分析，探究不同生態(tài)因子對(duì)土壤容重的影響程度，以期反演出該地區(qū)的草地土壤容重?cái)?shù)據(jù)，為該區(qū)草地退化的研究提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

阿勒泰地區(qū)(85°31′73″-91°01′15″ E，45°00′00″-49°10′45″ N)位于新疆維吾爾自治區(qū)最北部，阿爾泰山南麓(圖1)。全境東西寬402 km，南北長(zhǎng)464 km，土地總面積1 080.31萬(wàn)hm2。境內(nèi)有山地、平原、沙漠三類主要地貌單元。北部和西南部分別為阿爾泰山和薩吾爾山，中部為額爾齊斯河與烏侖古河古老沖積平原，南部是準(zhǔn)葛爾盆地北緣和古爾班通古特大沙漠的一部分，地勢(shì)由東北向西南呈明顯的階梯狀特點(diǎn)。屬大陸性寒溫帶氣候區(qū)，冬長(zhǎng)夏短，年均氣溫4 ℃，無(wú)霜期151 d，年降水量200 mm(山區(qū)400～600 mm)，年蒸發(fā)量1 682.6 mm。境內(nèi)草地資源豐富，是我國(guó)草地類型最多、面積最大、分布最集中的地區(qū)之一[22]。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

1.2.1草地表層土壤容重調(diào)查數(shù)據(jù) 本研究數(shù)據(jù)來(lái)源于阿勒泰地區(qū)2015年6月至8月外業(yè)調(diào)查。綜合考慮當(dāng)?shù)夭莸仡愋偷姆植继攸c(diǎn)和利用方式，全區(qū)共設(shè)100 m×100 m的草地樣地207個(gè)，每個(gè)樣地內(nèi)按對(duì)角線布樣方3～5個(gè)，樣方面積1 m×1 m。清理樣方地表植物殘留后，采用環(huán)刀法[20]測(cè)定0-5 cm草地表層土壤容重。

1.2.2生態(tài)因子的空間數(shù)據(jù) 主要包括遙感、氣候、海拔及草地類型和土壤類型的空間柵格數(shù)據(jù)。遙感數(shù)據(jù)(歸一化植被指數(shù)，NDVI)：來(lái)源于美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(https：//ladsweb.nascom.usgs.gov)，采集時(shí)間為2015年7月，用MRT進(jìn)行拼接轉(zhuǎn)投影，空間分辨率為1 km。氣候數(shù)據(jù)：基于國(guó)家氣象臺(tái)站點(diǎn)2015年觀測(cè)數(shù)據(jù)，借助ANUSPLIN[23]軟件，空間插值獲得2015年該區(qū)年均氣溫、年均降水量、≥10 ℃年積溫、濕潤(rùn)度(伊萬(wàn)諾夫濕潤(rùn)度)等指標(biāo)的1 km×1 km空間柵格數(shù)據(jù)。數(shù)字高程模型(DEM)數(shù)據(jù)：來(lái)源于國(guó)家地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)(www.geodata.cn)，空間分辨率90 m。草地?cái)?shù)據(jù)為20世紀(jì)80年代全國(guó)草地調(diào)查1∶100萬(wàn)草地類型矢量數(shù)據(jù)。土壤數(shù)據(jù)為1995年1∶100萬(wàn)土壤類型矢量數(shù)據(jù)。

圖1 阿勒泰地理位置及樣點(diǎn)分布Fig. 1 The location of Aletai region and the distribution of sample sites

1.3 分析方法

根據(jù)新疆阿勒地區(qū)土壤容重調(diào)查的地理信息，借助 ArcGIS軟件，經(jīng)過(guò)投影轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)提取，得到207個(gè)草地樣地主要生態(tài)因子(海拔、年均氣溫、年均降水、≥10 ℃年積溫、濕潤(rùn)度、NDVI)的空間數(shù)據(jù)。經(jīng)回歸分析、模型構(gòu)建和格網(wǎng)化處理[24-26]，反演出新疆阿勒泰地區(qū)草地表層土壤容重的空間分布格局。

1.3.1數(shù)據(jù)分析 在核準(zhǔn)研究區(qū)207個(gè)草地樣地?cái)?shù)據(jù)完整性的基礎(chǔ)上，將樣地?cái)?shù)據(jù)隨機(jī)分為兩組，其中2/3(138個(gè))用于統(tǒng)計(jì)建模，因存在3個(gè)樣地?cái)?shù)據(jù)異常，實(shí)際參與模型構(gòu)建的樣地?cái)?shù)據(jù)為135個(gè)，另外1/3(69個(gè))用于結(jié)果檢驗(yàn)。建模數(shù)據(jù)借助SPSS 17.0和Excel 2010進(jìn)行K-S檢驗(yàn)和回歸分析，建立阿勒泰地區(qū)草地表層土壤容重和生態(tài)因子間的回歸方程。

1.3.2土壤容重模型構(gòu)建與空間插值分析 根據(jù)回歸方程，在ArcGIS中采用普通克里金球面模型，由單生態(tài)因子插值出新疆阿勒泰地區(qū)草地表層土壤容重的空間分布情況，采用權(quán)重法以平衡各生態(tài)因子對(duì)土壤容重空間格局影響[13]。

生態(tài)因子對(duì)土壤容重的影響各異，根據(jù)對(duì)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比,評(píng)價(jià)各因子對(duì)土壤容重的作用。基于二者之間的相關(guān)性，依據(jù)斜率(K)和相關(guān)系數(shù)(R2)所占的比重，賦予6個(gè)生態(tài)因子不同的權(quán)重值。

i=1,2,…,6。

(1)

式中：ωi表示生態(tài)因子的權(quán)重；Ki表示預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)的擬合方程斜率，越接近1表示插值結(jié)果越好；Ri2表示復(fù)相關(guān)系數(shù)；i分別表示6個(gè)生態(tài)因子(海拔、年均氣溫、≥10 ℃年積溫、年均降水、濕潤(rùn)度、NDVI)。

根據(jù)各生態(tài)因子對(duì)草地土壤容重的權(quán)重，結(jié)合單生態(tài)因子的回歸方程，構(gòu)建多元數(shù)據(jù)的土壤容重綜合評(píng)價(jià)模型：

(2)

式中：P表示草地土壤容重；ωi表示生態(tài)因子的權(quán)重；fi表示草地土壤容重與生態(tài)因子間的回歸方程；i分別表示6個(gè)生態(tài)因子。

根據(jù)綜合評(píng)價(jià)模型，采用ArcGIS軟件進(jìn)行插值加權(quán)計(jì)算，最終反演出研究區(qū)草地表層土壤容重空間分布格局圖,空間分辨率1 km，并用檢驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)最終反演結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)。

1.3.3結(jié)果檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)方法 用實(shí)測(cè)的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)與綜合評(píng)價(jià)模型插值的預(yù)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比，確定土壤容重插值結(jié)果的精度。主要采用復(fù)相關(guān)系數(shù)(R2)、均方根誤差(Root Mean Square Error，RMSE)和平均相對(duì)精度(T)進(jìn)行檢驗(yàn)。

(3)

(4)

式中：α、β和n分別表示土壤容重空間化預(yù)測(cè)值、實(shí)測(cè)值和樣本數(shù)量。

復(fù)相關(guān)系數(shù)(R2)是度量因子或變量間線性相關(guān)密切程度的指標(biāo)，取值范圍為0～1，其值越接近1，表明數(shù)據(jù)擬合度越高；RMSE的值越小，表示擬合效果越好；平均相對(duì)精度越接近1，說(shuō)明空間化精度越高。

2 結(jié)果與分析

2.1 草地表層土壤容重統(tǒng)計(jì)分析

阿勒泰地區(qū)不同草地類型的表層土壤容重統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果如表1所列。研究區(qū)草地表層土壤容重平均為1.465 0 g·cm-3。各類草地土壤容重?cái)?shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差介于0.059 9～0.284 4，數(shù)據(jù)相對(duì)集中。其中容重值最低的為高寒草甸(0.542 7 g·cm-3)，最高的是溫性荒漠(1.712 3 g·cm-3)，溫性荒漠容重值是高寒草甸的3倍多。各類草地土壤容重由小到大分別為高寒草甸<溫性草甸草原<山地草甸<山地草原<低地草甸<溫性草原<溫性荒漠草原<溫性草原化荒漠<溫性荒漠。

表1 阿勒泰地區(qū)不同草地類型表層土壤容重分析Table 1 Analysis of surface soil bulk density of different grassland types in Aletai region

2.2 草地表層土壤容重與各生態(tài)因子間的回歸分析

2.2.1土壤容重與各生態(tài)因子間的相關(guān)性分析 研究區(qū)草地表層土壤容重與各生態(tài)因子間呈極顯著相關(guān)(P<0.01)。其中，與年均氣溫、≥10 ℃年積溫正相關(guān)；與海拔、年均降水量、濕潤(rùn)度、NDVI負(fù)相關(guān)(表2)。即隨海拔的升高和降水量的增加，土壤容重逐漸下降。隨年均氣溫的升高和≥10 ℃年積溫的增加，土壤容重隨之增大。隨濕潤(rùn)度和NDVI指數(shù)的上升，土壤容重減小，但變化幅度較小。

2.2.2土壤容重與各生態(tài)因子間的回歸分析 通過(guò)線性和非線性擬合，構(gòu)建土壤容重和6個(gè)生態(tài)因子間的二次項(xiàng)回歸方程(圖2)?？傮w而言，草地表層土壤容重實(shí)測(cè)值與各生態(tài)因子間的非線性擬合度較好。其中，土壤容重與≥10 ℃年積溫?cái)M合度最高，R2=0.532 9；與年均降水量的擬合度相對(duì)較低，R2=0.339 1。這與阿勒泰地區(qū)生境條件的復(fù)雜性和年均降水量的不確定性有關(guān)[27]。

2.3 草地表層土壤容重空間插值與分布格局

2.3.1生態(tài)因子對(duì)草地土壤容重影響的權(quán)重分析 根據(jù)ArcGIS單生態(tài)因子插值分布情況，重新提取參與建模的135個(gè)樣地所對(duì)應(yīng)的土壤容重預(yù)測(cè)值。將預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸分析，根據(jù)回歸方程的斜率(K)和復(fù)相關(guān)系數(shù)(R2)，按照公式(1)計(jì)算出各個(gè)因子的權(quán)重值(表3)。從表3的權(quán)重賦予情況看，濕潤(rùn)度和海拔對(duì)研究區(qū)土壤容重影響較大，是影響土壤容重空間分布情況的主要驅(qū)動(dòng)因子。

2.3.2新疆阿勒泰地區(qū)草地土壤容重的空間分布格局 基于反演所得的草地表層土壤容重空間分布圖，用研究區(qū)的草地類型矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行掩膜裁剪，得到阿勒泰地區(qū)草地土壤容重綜合插值結(jié)果(圖3)，以排除非草地用地類型對(duì)插值結(jié)果分析的影響。

研究區(qū)草地表層土壤容重值在0.920 7～1.646 1 g·cm-3。低值區(qū)地貌以人為干擾較少的山地為主，分布在西南部的薩吾爾山區(qū)和北部、東北部的阿爾泰山區(qū)，最小值在境內(nèi)阿爾泰山脈最高點(diǎn)友誼峰(海拔4 374 m)處(圖3)；高值區(qū)出現(xiàn)在布倫托海湖(烏倫古湖)(1.621 0 g·cm-3)及以南的荒漠平原區(qū)，最大值位于研究區(qū)海拔最低點(diǎn)，在富蘊(yùn)縣的3個(gè)泉洼地(海拔317 m)附近。中部的額爾齊斯河谷及山前平原地區(qū)土壤容重為中等水平。

在綜合反演結(jié)果的基礎(chǔ)上，以阿勒泰地區(qū)各縣(市)行政區(qū)劃為單位，進(jìn)行草地表層土壤容重預(yù)測(cè)均值提取和統(tǒng)計(jì)(表4)。研究區(qū)草地表層土壤容重預(yù)測(cè)均值最高的是福?？h，為1.618 5 g·cm-3，最低的在清河縣，為1.393 3 g·cm-3。各縣(市)按容重均值由大到小分別為福?？h>富蘊(yùn)縣>吉木乃縣>布爾津縣>阿勒泰市>哈巴河縣>清河縣。由于研究區(qū)各縣(市)草地類型和分布情況的差異，草地土壤容重最小值所在地(阿爾泰山脈友誼峰)和土壤容重最小區(qū)域(清河縣)并不重疊[28]。

表2 草地表層土壤容重與生態(tài)因子的相關(guān)性分析Table 2 Correlation analysis of grass surface soil bulk density with ecological factors

**表示在P<0.01的水平上顯著相關(guān)。

** stand for correlation coefficient is significant at 0.01 level.

圖2 草地表層土壤容重和生態(tài)因子間的回歸分析Fig. 2 Regression analysis of grass surface soil bulk density with ecological factors

生態(tài)因子Ecological factor斜率Slope復(fù)相關(guān)系數(shù)Multiple correlation coefficient權(quán)重Weight海拔Altitude0.444 70.457 10.187 8年均氣溫Average annual temperature0.374 90.462 70.172 9年均降水量Average annual precipitation0.339 40.339 10.141 5≥10 ℃年積溫≥10 ℃ annual accumulated temperature0.270 50.532 90.162 3濕潤(rùn)度Humidity index0.462 40.465 40.193 4歸一化指數(shù)NDVI index0.298 90.391 30.142 1

地區(qū)Area土壤容重均值A(chǔ)verage soil bulk density/(g·cm-3)阿勒泰市Aletai City1.436 1哈巴河縣Habahe County1.400 6布爾津縣Buerjin County1.463 0福海縣Fuhai County1.618 5富蘊(yùn)縣Fuyun County1.482 1清河縣Qinghe County1.393 3吉木乃縣Jimunai County1.471 3

2.4 草地表層土壤容重空間插值結(jié)果檢驗(yàn)

根據(jù)多因子綜合插值的草地表層土壤容重空間分布圖(圖3)，將檢驗(yàn)組69個(gè)草地樣地的坐標(biāo)，加載到ArcGIS中，經(jīng)投影轉(zhuǎn)換，提取各樣地所對(duì)應(yīng)的表層土壤容重的預(yù)測(cè)值，與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn)(圖4)。分析結(jié)果表明：草地表層土壤容重預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值間呈極顯著相關(guān)(P<0.01)，復(fù)相關(guān)系數(shù)R2=0.603 2；草地表層土壤容重預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值間的均方根誤差(RMSE)為0.210 9 g·cm-3，平均相對(duì)精度(T)為86.06%，空間化效果較好。

土壤容重預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值的關(guān)系曲線斜率K為0.412 9，截距為0.857 8，距離K=1的理想值存在偏離，這說(shuō)明在本研究中多因子插值加權(quán)疊加的模型，在低值區(qū)域存在預(yù)測(cè)結(jié)果偏高的問題(圖4)?？赡苁且?yàn)橥寥廊葜氐椭祬^(qū)多處于山區(qū)，交通不便，調(diào)查樣點(diǎn)數(shù)偏少，導(dǎo)致插值計(jì)算結(jié)果偏高，合理增加樣點(diǎn)數(shù)可以提高其精度。

圖4 土壤容重預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值線性相關(guān)Fig. 4 Linear correlation between soil bulk density predicted and measured values

3 討論

3.1 生態(tài)因子驅(qū)動(dòng)分析

草地土壤的性質(zhì)受氣候、母質(zhì)、地形和時(shí)間的影響明顯[29]。地形可以改變局部地區(qū)的水熱分配狀況，調(diào)節(jié)局部小氣候，使土壤容重隨著海拔的升高而發(fā)生變化。氣溫(年均氣溫和≥10 ℃年積溫)和降水(年均降水量和濕潤(rùn)度)的變化在很大程度上決定著局部地區(qū)的植被覆蓋情況(NDVI)[30]，繼而改變相應(yīng)地區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)的積累，影響以容重為代表的土壤性質(zhì)[31-32]。本研究表明，阿勒泰地區(qū)草地表層土壤容重與海拔、年均氣溫、年均降水量、≥10 ℃年積溫、濕潤(rùn)度和NDVI 6個(gè)生態(tài)因子呈顯著相關(guān)。這和喬宇鑫等[26]、周李磊等[27-28]的研究結(jié)果相同?？傮w而言，本研究結(jié)果表明草地表層土壤容重的變化是各生態(tài)因子綜合影響的結(jié)果[33]。

3.2 單生態(tài)因子空間插值的不確定性

基于土壤容重與單因子的回歸方程(圖2)，經(jīng)空間插值和掩膜提取，得到阿勒泰地區(qū)草地表層土壤容重單因子預(yù)測(cè)圖(圖5)。從總體看，各生態(tài)因子對(duì)土壤容重的影響程度不同，導(dǎo)致單因子插值結(jié)果存在差異性和不確定性，無(wú)法較為準(zhǔn)確地反映研究區(qū)土壤容重的空間分布情況。因此，為各因子賦予權(quán)重并進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以平衡單因子插值的缺陷，改進(jìn)最終的模擬結(jié)果，使空間化分布格局更趨于合理是必要的。從具體空間形態(tài)看，土壤容重從研究區(qū)中部和南部向兩側(cè)遞減，自西南部到東北部呈低-高-低的趨勢(shì)分布，與該地區(qū)的地勢(shì)起伏相吻合。

圖5 阿勒泰地區(qū)草地表層土壤容重單因子預(yù)測(cè)Fig. 5 The prediction of grass surface soil bulk density with single factor in Aletai region

從單因子預(yù)測(cè)插值結(jié)果看(圖5)，海拔、年均氣溫、年均降水量和濕潤(rùn)度的預(yù)測(cè)結(jié)果更接近阿勒泰地區(qū)實(shí)際情況，與草地表層土壤容重的總體空間格局相符。≥10 ℃年積溫和NDVI的預(yù)測(cè)結(jié)果在空間分布特征上與其他因子的預(yù)測(cè)插值結(jié)果相比均有所不足。年均氣溫和年均降水量的預(yù)測(cè)最小值所出現(xiàn)的區(qū)域范圍偏小，數(shù)值偏大，可能是因?yàn)闅庀髷?shù)據(jù)的插值質(zhì)量降低了擬合曲線的復(fù)相關(guān)系數(shù)，進(jìn)而縮小了組內(nèi)極差，影響到了預(yù)測(cè)結(jié)果。根據(jù)≥10 ℃年積溫預(yù)測(cè)插值結(jié)果，草地表層土壤容重在空間分布和趨勢(shì)上都與實(shí)際情況相符，只是低值區(qū)偏高，這可能因?yàn)樵搮^(qū)域樣地較少，增大了插值的結(jié)果。而NDVI預(yù)測(cè)插值的結(jié)果與實(shí)際情況出入較大，且在山區(qū)的最小值偏大，一方面是NDVI在應(yīng)用上存在局限性，將近紅外波段和紅波段的反射率對(duì)比度以非線性拉伸的方式增強(qiáng)，降低了其在高植被區(qū)的靈敏度；另一方面是由于該因子的預(yù)測(cè)值在中部受農(nóng)作區(qū)影響較大，進(jìn)一步影響了插值結(jié)果。

3.3 草地表層土壤容重分布與主要草地類型的關(guān)系

阿勒泰地區(qū)氣候適宜，草地資源豐富，類型多樣[34]。本研究中土壤容重由大到小排列，依次為溫性荒漠、溫性草原化荒漠、溫性荒漠草原、溫性草原、低地草甸、山地草原、山地草甸、溫性草甸草原、高寒草甸。對(duì)比20世紀(jì)80年代1∶100萬(wàn)全國(guó)草地調(diào)查類型圖，烏倫古河以南平原均為溫性荒漠，從西北—東南方向的額、烏兩河間平原到兩側(cè)山地，草地類型的變化情況與預(yù)測(cè)趨勢(shì)基本相符，證明草地表層土壤容重的大小與草地類型存在著協(xié)同變化關(guān)系，這與李紹良等[35]的研究結(jié)果一致。

3.4 草地表層土壤容重分布與主要土壤類型的關(guān)系

阿勒泰地區(qū)土壤主要分為山地土壤和平原土壤兩大系列[34]。根據(jù)1∶100萬(wàn)土壤類型圖，研究區(qū)共有18個(gè)土壤類型(除水體、冰川雪被、鹽場(chǎng)和養(yǎng)殖場(chǎng))，其中有草地覆被的土壤類型14個(gè)，占總數(shù)的77.8%。以土壤類型劃分，草地表層土壤容重最大和最小值分別位于烏倫古河南部的灰棕漠土(1.611 9 g·cm-3)和阿爾泰山區(qū)的黑氈土(0.685 1 g·cm-3)，分屬漠土綱和高山土綱。灰棕漠土是溫帶荒漠地區(qū)所發(fā)育的地帶性土壤類型之一，土質(zhì)較粗，多礫石，鹽堿化較普遍，土壤容重相對(duì)較大[36]。黑氈土又稱亞高山草甸土，發(fā)育于高原溫帶半濕潤(rùn)草甸下，表層薄而松軟，腐殖質(zhì)層較厚，有機(jī)物腐化程度高，土壤容重整體較小[37]。

根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，研究區(qū)不同土壤類型的容重為灰棕漠土>棕鈣土>風(fēng)沙土>鹽土>草甸土>龜裂土>沼澤土>栗鈣土>潮土>冷鈣土>黑鈣土>灰色森林土>草氈土>黑氈土。在草地土壤從熟化到退化的整個(gè)過(guò)程中，土壤容重不斷增大[9]。限于草地土壤的發(fā)生條件和發(fā)育環(huán)境，阿勒泰地區(qū)各土壤類型的容重異于其他地區(qū)，但總體而言，與現(xiàn)行土壤系統(tǒng)分類體系是相符的。在這方面，柴華和何念鵬[38]對(duì)全國(guó)土壤容重分布特征進(jìn)行探究后也得出了相似的結(jié)論。

4 結(jié)論

新疆阿勒泰地區(qū)平均草地表層土壤容重為1.465 0 g·cm-3。土壤容重總體上從中部和南部向兩側(cè)遞減，在西南-東北方向上呈低-高-低的趨勢(shì)分布。

草地表層土壤容重與海拔、年均氣溫、年均降水量、≥10 ℃年均積溫、濕潤(rùn)度和NDVI 6個(gè)生態(tài)因子均呈極顯著相關(guān)(P<0.01)。濕潤(rùn)度和海拔是影響土壤容重的主要驅(qū)動(dòng)因子。不同草地類型表層土壤容重差異較大。其中，溫性荒漠平均土壤容重最大，為1.712 3 g·cm-3；高寒草甸最小，為0.542 7 g·cm-3。從土壤類型看，灰棕漠土的土壤容重值最大(1.611 9 g·cm-3)，黑氈土的最小(0.685 1 g·cm-3)。土壤容重的空間格局既符合草地類型的分布規(guī)律，也與土壤類型的變化相對(duì)應(yīng)。

通過(guò)結(jié)果檢驗(yàn)，本研究中用多源數(shù)據(jù)加權(quán)疊加預(yù)測(cè)的研究區(qū)草地表層土壤容重的精度達(dá)86.06%，分布特點(diǎn)符合草地-土壤復(fù)合系統(tǒng)界面的基本演化規(guī)律，能夠用于研究該區(qū)草地土壤的健康狀態(tài)。