摘要
砒砂岩地区生态环境脆弱、土壤侵蚀十分严重，每年有大量泥沙输入黄河，其土壤侵蚀治理问题长期以来是我国面临的主要难题之一。众多学者在砒砂岩区生态修复以及水土流失等方面开展了大量工作，显著改善了该区的生态环境，但目前砒砂岩地区水土流失的状况仍然非常严峻，人工林逐渐退化，物种更新困难，治理质量依旧需要提升。鄂尔多斯市砒砂岩区生态退化严重，因此，本研究从砒砂岩地区植被恢复重建、生态建设和治理开发的需求出发，以黄土-砒砂岩交界带不同人工恢复植被和自然恢复草地的土壤为研究对象，测定土壤物理（砂粒、粉粒、粘粒、容重、水分）、化学（pH、有机质、全氮、全磷、速效氮、速效磷）以及生物学性质（酶活性），分析不同植被恢复下土壤性质差异、研究区土壤性质分布状况，最后利用最小数据集（MDS）以及加权TOPSIS法对研究区土壤质量进行评价。结果表明： （1）四种人工恢复植被对土壤含水量的改善效果均优于对照组天然草地，油松的土壤含水量最高，与其余四种植被恢复下土壤水分含量产生显著差异（p＜0.05），相比天然草地提高55.23%，油松植被恢复下土壤粘粉粒占比更大、容重小、含水量高，对土壤物理性质的改善作用最优，其次是沙棘。养分和酶活性方面，依旧是油松和沙棘的提升效果最好，整体来看，油松和沙棘恢复下土壤有机质含量分别提高了34.27%和43.12%，全氮提高了42.11%和78.95%，铵态氮提高46.15%和25.64%，硝态氮提高42.22%和69.44%。因此，相比于自然恢复草地，油松和沙棘人工恢复对土壤有机质、全氮、速效氮、酶活性都有明显的改善作用，而磷素水平要比自然恢复草地低。垂直方向上，枯落物的输入对表层土壤性质的改善作用比较明显。 （2）研究区不同土壤类型区的土壤性质有明显差异，主要是因为土壤基质类型即黄土和砒砂岩土壤的不同造成的，二者颗粒组成差异状况造成土壤性质的差异较大。裸露砒砂岩向覆土砒砂岩过渡区域自北向南覆土厚度逐渐增大，在向南过渡的过程中，黄土的范围扩大，砒砂岩范围缩小，砂粒含量和磷素水平降低，土壤粘粉粒、水分、有机质、全氮、速效氮含量、酶活性都逐渐增大。在剖面层次上，黄土-砒砂岩界面上下的土壤状况差异也比较显著，表明黄土相比于砒砂岩土壤质量更好，砒砂岩土壤养分流失严重，保肥能力低。 （3）MDS与加权TOPSIS评价结果表明，人工恢复植被与自然恢复草地的土壤质量综合指数高低表现为油松＞沙棘＞山桃＞天然草地＞山杏，油松和沙棘以其较好的土壤物理、化学、酶活性水平获得了较高的土壤质量综合评价得分，区域土壤质量指数分布状况也与水分、有机质等一致，黄土区域土壤质量高于砒砂岩区域。垂直方向上，表层土壤质量指数更高。 在裸露砒砂岩至覆土砒砂岩过渡区域，实施植被恢复对研究区的土壤质量有不同程度的提高，其中以油松和沙棘改善效果最优，但植被恢复对于研究区内磷素的提高并没有太大作用。由于砒砂岩土壤结构的特殊性，导致砒砂岩土壤保水保肥能力极为低下，而黄土层的土壤质量状况较砒砂岩土壤更好。因此，在进行砒砂岩区的生态环境治理时，人工恢复植被方面可以选择油松和沙棘，并在种植的过程中添加适量外源性磷肥以提高土壤磷素水平，另一方面覆土层的保水保肥能力也对砒砂岩土壤质量改善起到一定的作用。
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