禁牧对黄土高原半干旱草地土壤粒径多重分形特征的影响

摘要

研究半干旱地区草地禁牧后土壤粒径分布非均匀性和异质性的变化特征,揭示禁牧对草地土壤粒径分布的影响,为退化草地的恢复治理及科学合理利用提供理论支撑。以宁夏云雾山不同禁牧草地(0,10,15,27,35年)为研究对象,运用多重分形理论,探讨禁牧对草地不同土层(0—10,10—20,20—40,40—60 cm)土壤颗粒分布的影响,明确粒径分布变化的主要影响因素。结果表明:草地禁牧降低土壤容重,增加地下生物量、土壤养分(包括土壤有机碳及全氮)及土壤含水量,在禁牧27年达到峰值。多重分形谱函数Δf>0,表明土壤结构特征由占比偏大的粒级主导,禁牧后期(35年)砂粒含量达到69.29%,显著高于禁牧前期(10年);容量维数D_(0)变化幅度为0.866~0.891,并随禁牧年限递增;信息熵维数D_(1)和关联维数D_(2)随禁牧年限均呈先增加后减小的趋势,且在禁牧10年和15年时随土层深度递增,但在35年时随土层深度递减;D_(1)/D_(0)范围为1.012~0.904,随土层深度递减。土壤粒径分布与土壤有机碳呈显著正相关,表明土壤有机碳是影响颗粒分布的主要因素。结果表明,禁牧可以改善土壤养分及结构,但长期禁牧不利于半干旱区退化草地的恢复。