近30年东北沙地生态系统服务动态

东北沙地位于北方农牧交错带,揭示该区长时间序列生态系统服务功能时空演化特征,可为沙地生态恢复与水土保持提供科学依据。基于InVEST模型,对1990—2020年该区土壤保持、水源涵养、碳储存量和生境质量功能进行评估。结果表明:1)东北沙地土壤保持总量呈现波动增加的变化趋势,增幅0.198亿t/a,高值区集中于科尔沁沙地的西南地区、松嫩沙地的东部和西部以及呼伦贝尔沙地的东部;2)水源涵养量总体呈现增加趋势,高值区集中于科尔沁沙地东南部、松嫩沙地东北部和呼伦贝尔沙地的东部;3)碳储存量呈增加趋势,增幅0.016亿t/a,高值区主要分布于科尔沁沙地东北部、松嫩沙地的东部、西部和呼伦贝尔沙地的东部;4)平均生境质量指数总体变化不大,呈现先上升后下降趋势,高值区域集中于松嫩沙地东部和西部、呼伦贝尔沙地的东部。东北沙地土壤保持、水源涵养、碳储存量和生境质量4大生态系统服务功能总体呈现增加趋势,增加的区域在空间上表现一定聚集性。

基于最小数据集的东北风沙土农田耕层土壤质量评价指标

2015年10月—2017年10月玉米收获期,在位于东北风沙土区的黑龙江省杜尔伯特蒙古自治县域内,调查采集了53个样点耕层土壤,测定了21项土壤理化性状指标和玉米产量。采用聚类分析法建立了东北风沙土农田耕层质量诊断最小数据集(MDS),利用全量数据集(TDS)、土壤质量指数(SQI-TDS)、玉米产量、最小数据集土壤质量指数(SQI-MDS)对风沙土耕层特征进行了分析评价。SQI-TDS、玉米产量与SQI-MDS呈极显著正相关(r^2分别为0.451 5,0.557 9),这表明MDS适合替代TDS对风沙土农田耕层土壤质量进行评价。调查区域东北风沙土平均土壤质量指数为0.46,基于MDS,根据土壤质量评价指数土壤地力划分为5级,野外调查53个点中34.0%样点土壤属于地力Ⅳ级,52.8%样点土壤属于地力Ⅲ级,11.2%样点土壤属于地力Ⅱ级,研究区域没有Ⅰ级和Ⅴ级地力分布。调查区域平均玉米产量7.6 Mg/hm^2,根据玉米产量土壤地力划分5级,野外调查53个点中1.9%样点属于地力Ⅴ级,35.8%样点土壤地力属于Ⅳ级,41.5%样点土壤地力属于Ⅲ级,18.9%样点土壤地力属于Ⅱ级,1.9%样点土壤地力属于Ⅰ级。利用最小数据集SQI-MDS能够较准确地定量描述风沙土农田耕层质量,为东北风沙土农田耕层土壤质量诊断、合理耕层评价提供理论依据。

东北风沙土区不同玉米产量田块土壤剖面基础性质差异研究

依据玉米产量选取高、中、低产田进行剖面调查和取样测定,揭示风沙土区高、中、低产田土壤剖面基础性质差异特征。结果表明,不同生产力风沙土区玉米产量差异较大,高、中、低产田速效氮磷钾差异主要表现在表土层和稳定层,表土层碱解氮含量为高产田>中产田>低产田,高产田含量是中产田的1.64倍,低产田仅为37.3 mg/kg。在稳定层速效磷差异明显,变化范围为7.66~27.3 mg/kg,高产田比中产田速效磷高出77.0个百分点。从整个剖面来看,在高、中、低产田中土壤有机质含量为高产田>中产田>低产田,全氮与有机质变化趋势相似。在表土层和稳定性高产田的全磷高于中、低产田,表土层中产田高于低产田。全钾在剖面差异不明显,剖面土壤属性间存在着较好的线性相关。在东北风沙土玉米种植区,高、中、低产田土壤基础性质差异主要发生在表土层和稳定层,改良中、低产田应该从培肥表土层和稳定层着手,表土层和稳定层施有机肥配施氮、磷肥是提高风沙土区玉米产量有效途径。