近100年植被破坏侵蚀环境下土壤质量退化过程的定量评价

以黄土高原子午岭地区近100a不同开垦年限位于墚坡的农地为研究对象,通过相关分析并结合所选指标的有效性、全面性和敏感性分析,从6个土壤物理指标、6个土壤化学指标、8个土壤生物指标,共20个土壤性质指标中,筛选出有机碳、真菌数量、碱性磷酸酶活性、蔗糖酶活性、毛管孔隙度、物理性粘粒、粗粉粒和水稳性团聚体平均重量直径(MWD)等8个土壤性质指标,作为土壤质量退化评价指标体系。通过主成分分析,计算土壤质量综合指数(SQI),定量评价近100a植被破坏侵蚀环境下的土壤质量退化过程。结果表明,林地SQI在0—20和20—40cm土层分别为0.909和0.427;林地开垦耕种100a期间,SQI随开垦年限的增加呈快速下降的趋势,尤其是在开垦耕种初期4a内,SQI年均下降速率在0—20和20—40cm土层分别达0.073和0.028;同林地相比,SQI分别下降了32.3%和26.2%。此后随着开垦耕种年限的增加下降速率逐渐减小。开垦耕种12a后,0—20和20—40cm土层的SQI分别为0.549和0.235,分别下降39.6%和45.0%;4—12a期间的SQI下降速率分别为开垦初期的10.9%和35.7%。开垦耕种43a后,SQI在0—20和20—40cm土层分别为0.333和0.144,分别较林地下降64.4%和66.3%,12—43a期间的SQI下降速率分别为开垦初期的9.6%和10.7%;开垦耕种100a期间,SQI在0—20和20—40cm土层分别为0.140和0.068,分别下降84.6%和84.1%;43—100a期间的SQI下降速率分别为开垦初期的4.1%和3.6%。同时,SQI年均下降幅度在0—20cm土层高于在20—40cm土层;且随开垦耕种年限的增加,SQI在0—20cm和20—40cm上下两土层之间的差异趋于减少,说明加速侵蚀是研究区土壤质量下降的主要原因。