李 霞,朱萬澤,舒樹淼,盛哲良,王文武

1 中國科學院、水利部成都山地災害與環(huán)境研究所, 成都 610041

2 中國科學院大學, 北京 100049

大渡河干暖河谷位于我國西南山區(qū)青藏高原過渡帶,生態(tài)環(huán)境脆弱,自然地質(zhì)條件錯綜復雜。河谷區(qū)為自然災害的多發(fā)地段,多高山峽谷,植被在河谷坡面上作斷續(xù)帶狀分布,以灌叢、草叢或稀樹灌木草叢為主,植物群落層次結(jié)構(gòu)單一,外貌隨干濕季節(jié)交替變化明顯[1]。河谷兩岸有大量裸露坡面,是泥石流、崩塌、滑坡等自然災害物源的主要來源之一[2-3],也是山區(qū)治理中最關(guān)鍵和最困難的一種特殊地域類型[1]。

坡面植被可減緩河流對河谷兩岸的直接沖刷,穩(wěn)定坡面泥石流和滑坡物源,在調(diào)節(jié)坡面水分、攔截泥沙、網(wǎng)絡(luò)固結(jié)松散土體、維持和提高土壤質(zhì)量等方面具有重要作用[4]。坡面植被恢復的理想方法是通過自然演替逐漸改善生態(tài)系統(tǒng)的微環(huán)境,由相對單一的植物群落逐漸恢復成為結(jié)構(gòu)、組成和功能相對復雜的穩(wěn)定群落[5]。干旱河谷植被恢復應從草地植被恢復入手[6],草地具有生長快,對生存環(huán)境要求相對較低等優(yōu)點,只要灌草叢覆蓋度大于60%,即可保護土壤免于侵蝕[7],是快速增加坡面植被覆蓋的有效措施,也是植被自然演替重要的一環(huán)。大渡河干暖河谷草地面積約106.12 km2,為河谷區(qū)植被面積的12.2%,是河谷區(qū)重要的植被類型[8],其水土保持功能主要體現(xiàn)在顯著地防止風力和水力侵蝕,此外,草地在截留降水、廢棄物降解、營養(yǎng)元素循環(huán)和維持生物多樣性等方面發(fā)揮著重要作用[9],也是生物多樣性和珍稀動植物物種保護的重要基地[10]。發(fā)揮草地生態(tài)功能對推進河谷區(qū)植被恢復、區(qū)域生態(tài)平衡維系及促進當?shù)匦竽翗I(yè)發(fā)展具有重要的意義[9-10]。

西南干旱河谷植被恢復與重建的關(guān)鍵在于土壤質(zhì)量的改善[11]。土壤質(zhì)量作為土壤的一種固有屬性,是土壤理化及生物學性質(zhì)的綜合反映,在維持生態(tài)系統(tǒng)生物生產(chǎn)力、保護環(huán)境質(zhì)量和動植物健康等方面具有重要作用[12],土壤質(zhì)量優(yōu)劣關(guān)系到生態(tài)恢復進程、演替方向以及整個生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性[13],直接影響河谷兩岸植被恢復進程,土壤在植被恢復演替過程中的作用已受到廣泛的關(guān)注[14]。坡向作為山地的主要地形因子之一,雖然相互間的距離較近,但不同坡向土壤含水量、土壤養(yǎng)分等生境因子變化劇烈[15],并影響著相應的植被分布格局[16]。開展大渡河干暖河谷土壤質(zhì)量評估,可為該區(qū)域植被恢復和生態(tài)系統(tǒng)功能的可持續(xù)性提供科學依據(jù)。

大渡河干暖河谷瀘定到漢源段是地質(zhì)災害多發(fā)的中游河谷區(qū),河谷土壤歸屬于黃紅壤[17],王良健等[18]依據(jù)該區(qū)域河谷土壤理化性質(zhì)又將土壤歸屬于山地褐土和山原紅壤。隨著對土地可持續(xù)利用的日益重視,大渡河干暖河谷區(qū)土壤質(zhì)量相關(guān)研究也逐漸深入,劉蔚等[19]分析了大渡河中游干旱河谷云南松凋落葉分解和土壤呼吸對降水增加的響應,發(fā)現(xiàn)土壤全氮、微生物碳和氮呈現(xiàn)濕季高、干季低的特征,而土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮濕季低、干季高,土壤微生物碳與土壤全氮、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮之間存在明顯的相關(guān)關(guān)系。趙琳等[20]研究表明,海拔、坡度、坡向、微地形、土層厚度和土壤質(zhì)地是大渡河干暖河谷區(qū)各立地類型的主要影響因子。但尚缺乏針對大渡河干暖河谷區(qū)草地土壤質(zhì)量的研究報道,鑒于其在大渡河干暖河谷植被恢復及植物群落演替中具有重要作用,本研究從分析大渡河干暖河谷不同坡向類型和植被蓋度的草地土壤理化學性質(zhì)入手,采用主成分分析法評價了河谷區(qū)草地土壤質(zhì)量,分析了河谷坡向和草地植被蓋度與土壤質(zhì)量的關(guān)系,研究可為川西干暖河谷土壤管理和植被恢復提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于大渡河中游瀘定至漢源干暖河谷區(qū),地理位置102°13′E—102°45′ E,29°14′N—29°82′ N,平均海拔1300 m。流經(jīng)長度152.4 km,屬北亞熱帶季風氣候,干濕季明顯,年均氣溫16.9℃,年均降水量801.3 mm,降雨多集中于6—9 月,約占全年降水量的82.2%[21]。該區(qū)域植被群落以灌草為主,根據(jù)LANDSAT-TM、HJ衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù),采用混合分類法對研究區(qū)進行土地利用類型提取,并對天然植被面積和草地面積分析顯示,草地約占區(qū)域內(nèi)天然植被面積的10.03%,灌叢主要有多花胡枝子(Lespedezafloribunda)、羊蹄甲(Bauhiniabrachycarpa)、車桑子(Dodonaeaviscosa)等旱生河谷灌叢,草主要有薹草(Carexspp)、白茅(Imperatacylindrica)、黃茅(Heteropogonconiorius)、鬼針草(Bidenspilosa)、蕓香草(Cymbopogondistans)、黃背草(Themedatriandravar.japonica)等種類,同時也分布有以云南松(Pinusyunnanensis)及櫟類為主的次生針葉林或針闊混交林。該區(qū)域土壤主要由砂頁巖發(fā)育而來,代表性土壤從下到上的垂直序列為褐土—棕壤—暗棕壤,土壤質(zhì)地輕壤至重壤土,巖性松散,土層淺薄且礫石含量大。

1.2 野外土壤樣品采集

于2018年9月和2019年9月分別進行了兩次土壤樣品采集,沿大渡河流域瀘定至漢源干暖河谷,將整個河谷坡面依據(jù)坡向劃為8 個方位(北、東北、東、東南、南、西南、西、西北),在每個坡向根據(jù)植被蓋度隨機設(shè)置5 m × 5 m的草本研究樣地,將每個樣地分為9個網(wǎng)格,每個網(wǎng)格順序編號后利用抽簽的方法隨機抽取3 個網(wǎng)格作為樣點,采集樣點表層0—20 cm土壤樣品,將同一樣地內(nèi)的3 個樣點土壤混合作為該樣地土壤樣品,共采集了102 個樣品。其中,植被蓋度< 30%的樣地12 個,植被蓋度為30%—50%的樣地33 個,植被蓋度為50%—70%的樣地48 個,植被蓋度> 70%的樣地9 個,在相同剖面相應深度處用100 cm3的環(huán)刀采集土壤樣品,土壤樣品收集到自封袋中,帶回實驗室進行土壤物理化學性質(zhì)分析。

1.3 土壤理化性質(zhì)測定

土壤物理性質(zhì)測定：土壤礫石含量、容重、最大持水量、最小持水量、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、毛管持水量、土壤通氣度和土壤排水能力等采用環(huán)刀法測定,土壤含水量采用鋁盒法測定。

土壤化學性質(zhì)測定：土壤pH值采用1：2.5電位法,土壤全碳、全氮采用元素分析儀(Elementar vario MACRO cube,Germany)測定；全鉀采用氫氧化鈉融化法,全磷采用氫氧化鈉堿熔—鉬銻抗比色法,有效磷采用碳酸氫鈉法,速效鉀采用乙酸銨提取法[22]。

1.4 主成分分析

(1)最小數(shù)據(jù)集(MDS)構(gòu)建

主成分分析(PCA)可將土壤指標的數(shù)量減少到有限的一組向量中,包含若干關(guān)鍵指標,這些指標反映了土壤主要生態(tài)功能[23]。通過PCA確定影響土壤質(zhì)量的最小數(shù)據(jù)集(MDS),可在一定程度上通過數(shù)據(jù)篩選,減少參評土壤指標的數(shù)量,解決了數(shù)據(jù)冗余的問題。PCA選擇對樣本總方差的解釋力大于5%的主成分,在所有主成分組別中,只將具有較大特征值的指標保留至MDS中[24]。為了避免數(shù)據(jù)冗長以及信息丟失的問題,通過計算變量的Norm值(矢量常模)的方法來克服此缺陷,當一個組別中存在大量的土壤指標,并且這些土壤指標都具有代表性時,則選擇具有最大Norm值的指標,Norm值的計算公式為[25]：

(1)

式中,Nik為第i個變量在特征值≥ 1的前k個主成分上的綜合荷載；Uik為第I個變量在第k個主成分上的荷載,反映了第i個變量在第k個主成分的相對重要性；λk是第k個主成分的特征值。

選出PCA分析特征值≥ 1且主成分中因子荷載絕對值≥ 0.5的土壤指標分為一組,若出現(xiàn)土壤指標同時在兩個主成分中的因子荷載值都≥ 0.5的情況,則進行指標間相關(guān)性分析,將相應土壤指標歸并到與其他土壤指標相關(guān)性較低的那一組[26]。土壤指標間的相關(guān)性越好,表明土壤指標的作用效果相近,相關(guān)性較高的土壤指標只有一個可以入選MDS,其余將被剔除[27]。

1.5 土壤質(zhì)量進行評價

將確定的MDS各指標數(shù)值標準化處理為0—1的無量綱值,再根據(jù)各指標公因子方差通過式(2)計算其相應權(quán)重：

(2)

式中,Wi為指標權(quán)重；Ci為該指標公因子方差；n為最小數(shù)據(jù)集指標數(shù)。

最后,指標得分通過式(3)被整合為一個綜合指數(shù),即土壤質(zhì)量指數(shù)(SQI)[27]:

(3)

式中,Qi為評價對象的質(zhì)量指數(shù)；Wi為第i個評價指標的權(quán)重；Cij為評價對象i在第j個評價指標的值(無量綱值),其中n= 9,m由各植被類型所采集土壤樣品數(shù)而定。

利用SPSS 16.0軟件的Descriptive Statistics進行最大值、最小值、平均值、標準差、變異系數(shù)分析,利用Factor Analysis進行相關(guān)性分析、主成分分析,土壤指標的相關(guān)性分析檢驗在0.05或0.01顯著性水平上進行,圖表繪制使用Origin和Excel完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤理化性質(zhì)

土壤物理化學性質(zhì)是反映土壤綜合質(zhì)量的重要指標。大渡河干暖河谷區(qū)草地土壤理化性質(zhì)分析顯示(表1),土壤pH值在5.380—8.780之間,變異系數(shù)最小,其中弱堿性樣地占樣地總數(shù)的75%,弱酸性樣地占25%,研究區(qū)土壤以弱堿性為主；土壤有效磷變異系數(shù)大于1,為強變異指標,說明該區(qū)域草地土壤有效磷具有強烈的空間異質(zhì)性,其余土壤理化指標變異系數(shù)均在0.1—1的范圍內(nèi),屬于中等變異。整體來看,研究區(qū)土壤理化性質(zhì)在中等變異范圍內(nèi)。

表1 土壤指標的描述性統(tǒng)計

2.2 最小數(shù)據(jù)集(Minimum data set, MDS)的確定

基于13個土壤理化指標的主成分分析結(jié)果見表2,表中列出PCA分析所得4組主成分特征值均大于1,解釋了研究區(qū)理化指標對土壤質(zhì)量影響的77.37%。土壤質(zhì)量指標的公因子方差分析表明,4組主成分能解釋土壤有機質(zhì)90%以上的差異,礫石含量、容重、土壤含水量、毛管空隙度、全氮、碳氮比、速效鉀和速效磷80%以上的差異,非毛管空隙度、p H值、全鉀及全磷約70%的差異(表2)。選擇各主成分組荷載因子絕對值≥ 0.5的指標組成4組主成分分析MDS備選指標,其中,第1組包括礫石含量、有機質(zhì)、速效鉀、全磷和全鉀；第2組包括土壤含水量、碳氮比和有效磷；第3組包括毛管空隙度和非毛管空隙度；第4組包括容重和全氮。

表2 土壤指標主成分分析的結(jié)果及公因子方差和分組

Pearson相關(guān)性顯著的土壤指標中僅一個可入選MDS,其余被剔除,如果一個指標與其他指標間高度加權(quán)的相關(guān)不顯著,則保留為最小數(shù)據(jù)集。在分組1、3中,分別將Norm值最大的有機質(zhì)和非毛管孔隙度納入MDS; 在分組2中,土壤含水量Norm值大于碳氮比和有效磷,但碳氮比與土壤各指標相關(guān)性小于土壤含水量和有效磷,因此,選擇碳氮比進入MDS,以同樣的方法將分組4中的容重納入MDS。最終確定的大渡河干暖河谷草地土壤質(zhì)量MDS包含土壤非毛管孔隙度、容重、有機質(zhì)和碳氮比等4個指標。

通常干旱河谷、干暖河谷植被狀態(tài)的主要限制因素是土壤水分條件,但水分含量與土壤容重顯著相關(guān)(P< 0.1),根據(jù)顯著相關(guān)的指標選擇Norm值最大的指標歸入MSD的原則,本文土壤含水量沒有納入MSD中,這也與大渡河干暖河谷中游區(qū)降水量差別不大,造成各樣地土壤水分含量異質(zhì)性不大有關(guān)。

2.3 草地土壤質(zhì)量指數(shù)

根據(jù)最小數(shù)據(jù)集(MDS)的公因子方差,運用公式(2)計算出最小數(shù)據(jù)集各土壤質(zhì)量指標的權(quán)重(表3),再根據(jù)公式(3)計算出草地土壤質(zhì)量指數(shù)(SQI)。

表3 最小數(shù)據(jù)集(Minimum data set, MSD)中的土壤指標的公因子方差及權(quán)重

圖1 最小數(shù)據(jù)集(MSD)土壤理化指標對土壤質(zhì)量指數(shù)的影響

MDS中各理化指標對土壤質(zhì)量指數(shù)的影響見圖1,非毛管孔隙度對草地土壤質(zhì)量的影響為最大,土壤質(zhì)量指數(shù)分布在0.033—0.115,均值為0.077；碳氮比對土壤質(zhì)量影響最小,其土壤質(zhì)量指數(shù)分布在0.02—0.064,均值為0.048。MDS中各土壤理化指標對土壤質(zhì)量指數(shù)的影響大小依次為：非毛管孔隙度> 容重> 有機質(zhì)> 碳氮比。

研究區(qū)不同坡向草地土壤質(zhì)量存在一定差異(圖2),可根據(jù)SQI高低分為2 組,其中,SQI較高的一組東北坡> 東坡> 西坡> 北坡,SQI較低的一組西南坡> 南坡> 東南坡> 西北坡,SQI總體呈現(xiàn)由東北向西南遞減的趨勢,表明大渡河干暖河谷草地土壤質(zhì)量的坡向空間變異較大。東北坡、東坡和北坡SQI受土壤容重的影響較大；東南坡、南坡、西坡、西北坡、西南坡SQI受土壤非毛管空隙度的影響較大；不同坡向MSD各指標SQI平均值：非毛管空隙度> 容重> 有機質(zhì)> 碳氮比,非毛管空隙度對土壤質(zhì)量影響最大。

圖2 坡向與土壤質(zhì)量指數(shù)(SQI)之間的關(guān)系

圖3 植被蓋度與土壤質(zhì)量指數(shù)(SQI)之間的關(guān)系

植被蓋度是評估土地退化的有效指數(shù)[28]。由圖3可知,大渡河干暖河谷土壤質(zhì)量隨著植被蓋度的減少而降低,與蓋度> 70%的草地土壤相比,50%—70%、30%—50%和< 30%蓋度的草地SQI分別降低了12.9%,33.7%和37.9%。土壤容重與植被蓋度具有較好相關(guān)性,隨著草地植被蓋度的減少,土壤容重對土壤質(zhì)量的影響增強,非毛管孔隙度、土壤有機質(zhì)和碳氮比則逐漸減弱。植被蓋度< 30%草地MDS各指標土壤質(zhì)量指數(shù)：土壤容重> 非毛管孔隙度> 有機質(zhì)> 碳氮比,而> 70%蓋度草地MDS各指標土壤質(zhì)量指數(shù)：非毛管孔隙度> 有機質(zhì)> 土壤容重> 碳氮比,表明低植被蓋度土壤質(zhì)量主要受土壤容重和非毛管孔隙度的影響,而高植被蓋度土壤質(zhì)量主要受土壤非毛管空隙度和有機質(zhì)影響。

磷和鉀是植物生長必須的營養(yǎng)元素,也是土壤肥力的重要組成分。本文分析發(fā)現(xiàn)這兩項指標并非影響大渡河干暖河谷草地土壤質(zhì)量的主要指標。為了評價鉀和磷對土壤質(zhì)量的影響,本文將磷和鉀分別加入重建MSDⅠ和MSD Ⅱ。土壤全磷除與有效磷顯著相關(guān)外,還與礫石含量、容重、含水率、非毛管孔隙度和速效鉀等5個指標顯著相關(guān),而有效磷則與容重、含水率、毛管空隙度和全鉀等4個指標顯著相關(guān)(表2),按照相關(guān)性較高的土壤指標只有一個可以入選最小數(shù)據(jù)集,并且應選擇與其他指標相關(guān)性較弱的指標進入最小數(shù)據(jù)集的原則,將有效磷納入新建的最小數(shù)據(jù)集Ⅰ(MSDⅠ),同時去掉與其顯著相關(guān)的土壤容重指標,MSDⅠ包括有效磷、有機質(zhì)、非毛管空隙度和碳氮比等4個指標。以相同的方式重建鉀對土壤質(zhì)量的影響最小數(shù)據(jù)集Ⅱ(MSDⅡ),包括速效鉀、有機質(zhì)、非毛管孔隙度和容重等4個指標,通過公式(2)和(3)分別計算對SQIⅠ和SQIⅡ進行計算。

由圖4可知,MDSⅠ中,對土壤質(zhì)量的影響最大的是土壤有機質(zhì)含量,SQIⅠ集中分布在0.047—0.116,均值為0.090；有效磷對土壤質(zhì)量影響最小,SQIⅠ分布在0.007—0.024,均值較土壤有機質(zhì)降低了61.1%,也低于MDSⅠ中其他指標,可見,土壤有效磷并非影響大渡河干暖河谷區(qū)草地土壤質(zhì)量的核心土壤理化指標；將速效鉀納入MDSⅡ后,對土壤質(zhì)量的影響最大的是容重(圖5),SQIⅡ分布在0.030—0.164,均值為0.109,速效鉀對土壤質(zhì)量影響最小,SQIⅡ集中分布在0.015—0.046,均值較土壤有機質(zhì)降低了68.8%,土壤速效鉀也非影響大渡河干暖河谷區(qū)土壤質(zhì)量的核心土壤理化指標。因此,本文評價大渡河干暖河谷草地土壤質(zhì)量所使用的MSD是合理的。

圖4 最小數(shù)據(jù)集(Minimum data setⅠ, MSDⅠ)土壤理化指標對土壤質(zhì)量指數(shù)的影響

圖5 最小數(shù)據(jù)集(Minimum data set Ⅱ, MSDⅡ)土壤理化指標對土壤質(zhì)量指數(shù)的影響

2.4 土壤質(zhì)量等級劃分

本文用“箱形圖”表征各植被類型土壤質(zhì)量指數(shù)分散情況,分析土壤質(zhì)量分布特征(圖6),將研究區(qū)的土壤質(zhì)量分為由低到高的Ⅰ—Ⅳ級,各級別土壤質(zhì)量指數(shù)分布情況如下：Ⅰ級0.069—0.190,Ⅱ級0.190—0.251,Ⅲ級0.251—0.344,Ⅳ級0.344—0.567。根據(jù)各坡向SQI將東北坡劃分為Ⅳ級,東坡、西坡、北坡是Ⅲ級,西南坡、南坡和東南坡是Ⅱ級,僅西北坡是Ⅰ級。不同草地植被蓋度土壤質(zhì)量均值分級均在Ⅱ級以上,可見,坡向?qū)ν寥赖燃壍膭澐指蛹氈聹蚀_,Ⅱ級和Ⅲ級等中間級別分布較多,參照第二次全國土壤普查中所采用的6級土壤肥力的分級標準[29],大渡河干暖河谷區(qū)草地土壤肥力在2—4級之間,也屬于中等肥力水平。

圖6 土壤質(zhì)量等級劃分

3 討論

3.1 坡向?qū)ν寥蕾|(zhì)量的影響

坡向?qū)庸葏^(qū)土壤生境因子(土壤含水量、土壤養(yǎng)分)影響較大[15]。本研究發(fā)現(xiàn),大渡河干暖河谷區(qū)草地土壤質(zhì)量從東北坡到西南坡逐漸降低,與吳昊[30]與劉旻霞等[31]關(guān)于土壤因子對坡向的響應研究結(jié)果一致。由于北半球南坡所接受的太陽輻射明顯強于北坡,且日照時間長,蒸發(fā)量大,在河谷區(qū)南坡形成熱而干旱的微氣候,而北坡則正好相反[31],受這些因素的影響,南坡土壤礦化作用遠高于北坡,地溫變化更劇烈,進而對土壤微生物活性產(chǎn)生不利影響[32]。相對而言,北坡光照恒定,地溫趨于穩(wěn)定,更有利于土壤動物和微生物活動[33]。在草地生態(tài)系統(tǒng)服務功能中,土壤微生物的生物化學活性對土壤肥力影響較大,進而影響草地植物生長發(fā)育與土壤健康狀況[34],導致北坡土壤有機質(zhì)及氮素的分解和轉(zhuǎn)化速率相對低于南坡,更有利于養(yǎng)分積累。

3.2 植被蓋度對土壤質(zhì)量的影響

植物群落的變化總是與土壤相關(guān)聯(lián),土壤為植被的存在和發(fā)展提供必要的物質(zhì)基礎(chǔ),土壤質(zhì)量的變化會在一定程度上影響植被的變化,反過來植被的變化也會影響土壤發(fā)育[35-36]。大渡河干暖河谷區(qū)草地土壤質(zhì)量隨著植被蓋度的減少而降低,這與尚占環(huán)[37]和劉鑫[23]等有關(guān)草地土壤質(zhì)量與植被蓋度關(guān)系的研究結(jié)果一致,隨著生態(tài)系統(tǒng)的退化,草地表層失去植被保護導致表層土壤養(yǎng)分流失[38],進而降低了土壤質(zhì)量。

本研究發(fā)現(xiàn)高蓋度草地土壤質(zhì)量主要受非毛管空隙度影響,非毛管孔隙度大則土壤通透性強,有利于土壤生物(土壤動物、微生物)生長和土壤有機質(zhì)含量增加[39],從而促進了主要來源于植物根、土壤微生物、植物和動物殘留物的土壤酶增加,有利于土壤質(zhì)量的提高[40]。反之,土壤質(zhì)量的惡化也體現(xiàn)在土壤微生物和土壤動物的生存與繁衍受到嚴重威脅[41]。低植被蓋度草地土壤質(zhì)量主要受容重影響,容重、有機質(zhì)是表征土壤理化性質(zhì)的重要參數(shù),對土壤肥力狀況、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及抗蝕性能有著重要的影響[42],容重越大,土壤越緊實,導致土壤通氣性小,不利于土壤動物和微生物的生存和活動,從而降低了土壤有機質(zhì)的形成與轉(zhuǎn)化速率,使土壤質(zhì)量降低。此外,雖然河谷區(qū)土壤粘化作用微弱,鈣化作用明顯,潛在肥力水平較高,但由于焚風效應和干濕季節(jié)分明的氣候特點,河谷區(qū)土壤水分的限制作用降低了土壤有效性肥力的轉(zhuǎn)化形成[43-44],也不利于土壤質(zhì)量的提高。土壤容重較高是導致河谷區(qū)低植被蓋度的草地土壤質(zhì)量指數(shù)較低的主要原因。

3.3 土壤磷和鉀對土壤質(zhì)量的影響

土壤磷和鉀作為植物生長必須的營養(yǎng)元素是土壤質(zhì)量研究中的重要因子。本研究發(fā)現(xiàn)磷和鉀并非影響大渡河干暖河谷草地土壤質(zhì)量的主要指標,這與磷和鉀含量的高低和分布與地形、母質(zhì)等自然因素有關(guān),主要決定于母質(zhì)[45],干暖河谷具有的光熱資源及水熱條件有利于土壤中鉀和磷的釋放,河谷區(qū)土壤潛在肥力水平較高[43-44],土壤中磷和鉀供給量與植被蓋度之間無明顯的關(guān)系[46],未對草地植物生長造成顯著影響。

3.4 土壤質(zhì)量評價

大渡河干暖河谷區(qū)草地質(zhì)量分級表明,土壤質(zhì)量中間級別占比大,且大多處在2—4級的中等肥力水平?？傮w來看,該區(qū)域草地土壤質(zhì)量較好,潛在肥力水平較高,對于植物生長和植被演替十分有利,是今后植被人工恢復和重建的重點區(qū)域。在大渡河干暖河谷區(qū)植被恢復過程中,應綜合考慮區(qū)域土壤特性、植被群落情況、地形地貌、氣候條件和管理措施等因素,科學開展裸地和稀疏草地植被恢復,促進大渡河干暖河谷植被生態(tài)治理,增強干暖河谷水土保持能力。草地土壤質(zhì)量評價為植被恢復過程中各環(huán)境因子調(diào)節(jié)以及生態(tài)系統(tǒng)多元功能之間的權(quán)衡提供了科學依據(jù),提供未來發(fā)展變化趨勢的有效預警,使草地系統(tǒng)在科學的調(diào)控下可持續(xù)發(fā)展。