天山北坡中段伊犁绢蒿荒漠退化草地土壤质量的演变与评价及预警系统的研究

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1、新疆农业大学博士学位论文天山北坡中段伊犁绢蒿荒漠退化草地土壤质量的演变与评价及预警系统的研究姓名：范燕敏申请学位级别：博士专业：草业科学指导教师：朱进忠20090601天山北坡中段伊犁绢蒿荒漠退化草地土壤质量的演变与评价及预警系统的研究摘要伊犁绢蒿荒漠草地多处于平原与山地的过渡带，是当地重要的春秋草场，在新疆生态环境保护和畜牧业生产中发挥着重要的作用。但是，由于长期超载过牧，草地退化现象十分普遍，局部地区甚至出现极度退化。本文以天山北坡中段伊犁绢蒿荒漠退化草地为研究对象，分别选择处于中度、重度和极度退化阶段的典型草地设置样地，研究地上植物特征和土壤的物理、

2、化学和生物学特征。通过野外调查与室内分析，得到以下研究结论：1．超载过牧造成草地退化，致使土壤容重增大，总盐含量、pH值显著升高(水0．05)，有机质含量升高。土壤有机质、全磷和全钾是比较稳定的指标，受外界的影响较小。受植物、放牧家畜排泄物等的影响，土壤氮含量显著升高，有效磷、速效钾变化具有波动性，在极度退化阶段含量最高，达到显著水平(水0．05)。因此，反映草地生态系统退化较敏感的土壤理化指标有：土壤容重、总盐、pH值、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾。2．土壤颗粒分形维数与粘粒含量呈显著正相关，随着草地的退化，土壤颗粒分形维数逐渐增大，表明在现草地退化阶段

3、，虽然地表植被已经退化，但是土壤并未表现出沙质化现象。分形维数D与土壤物理性质没有相关性，与土壤氮素、全磷、速效钾、有机质、pH、总盐呈显著或极显著正相关。分形维数D在一定程度上可以代表土壤养分含量的高低水平。3．土壤微生物的组成中，细菌数量最多，占绝对优势，放线菌次之，真菌最少。各退化阶段草地土壤O-lOcm表层细菌、放线菌、真菌的数量差异均不显著；10—20cm土壤剖面中细菌、放线菌、真菌、微生物总数在重度退化草地显著升高；20-30cm土层，仅细菌和微生物总数在中度退化草地显著升高。说明该类草地的退化对土壤微生物影响的深度主要在O一20cm土层。4．

4、土壤过氧化氢酶、碱性磷酸酶、脱氢酶、转化酶随着土壤深度的加深呈现递减的规律。在0一lOcm土层，随着草地退化程度的加剧，过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶、脱氢酶、转化酶的活性提高，极度退化草地土壤碱性磷酸酶、脱氢酶、转化酶的活性均比中度、重度退化草地土壤酶的活性有显著提高。过氧化氢酶活性重度退化草地显著小于极度退化草地。脲酶活性仅在10—20cm土层各退化梯度间差异显著。过氧化氢酶、碱性磷酸酶、脱氢酶、转化酶的活性在土壤剖面均表现出一定的差异性，仅过氧化氢酶活性没有差异。因此，在监测草地土壤质量演变时，敏感的土壤生物指标有：细菌、放线菌、真菌的数量，碱性磷酸酶

5、、脱氢酶、转化酶活性。5．伊犁绢蒿荒漠草地退化后物种均匀度指数和多样性指数下降，草地生态系统的稳定性降低。土壤容重与物种多样性指数呈正相关关系，土壤的化学性质均与其呈负相关关系，其中土壤有机质、全氮、全钾与物种均匀度指数和物种多样性指数呈显著负相关，说明植被的变化对土壤有机质和全量养分影响较大。6．采用主成分分析法和模糊聚类分析方法，构造了退化草地土壤质量评价的最小数据集为pH、碱解氮、容重、有效磷和总盐。根据评分法对土壤质量进行评价，土壤质量排序为：中度退化草地>重度退化草地>极度退化草地。7．根据土壤质量分布的频度将土壤质量划分为5个警度级别：无警情、

6、轻警、中警、重警和剧警。研究区草地土壤质量大部分处于中度以下警度级别。关键词：荒漠草地；伊犁绢蒿；退化；土壤质量；演变；评价；预警ⅡStudyonEvolvementandEvaluationofSoilQualityandEarly-warningSystemofDegradedSeriphidiumtransilienseDesertGrasslandinthemiddleoftheNorthemSlopeofTianshanMountainsAbstractSeriphidiumtransillensedesertgrasslandlocatesat

7、the仃ansitionalzoneoftheplainsandmountains，whichistheimportantgrasslandforgrazinginspringandautumn,SOitplays‘allimportantroleintheprotectingecologicalenvironmentandlivestockproductioninXinjiang．Butduetolong-termover-grazing，grasslanddegradationiswidespread,evenisextremedegradationi

8、nsomeareas．Takmgthep1；洫degradedSe