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基于最小数据集的祁连山东部不同林分密度白桦天然林土壤质量评价

Evaluation of soil quality of natural Betula platyphylla forests under different stand densities in the eastern Qilian Mountains based on the minimum data set

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摘要白桦作为祁连山东部地区的关键先锋树种,正面临林分植被退化的严峻威胁.准确评估该地区白桦天然林土壤质量对于维持祁连山生态平衡及推动区域可持续发展具有重要意义.基于此,本研究以不同林分密度(D1:0-200株/hm2;D2:200-400株/hm2;D3:400-600 株/hm2;D4:600-900 株/hm2;D5:900-1500 株/hm2;D6:1500-2100 株/hm2)白桦天然林林下土壤作为研究对象,通过测定其理化性质,分析不同林分密度白桦林下土壤理化性质差异,通过构建最小数据集评价林下土壤质量,结合植物-土壤耦合与生态系统多功能性,深入探究了林分密度对祁连山东部白桦天然林土壤质量的影响机制.结果表明:(1)不同林分密度下,土壤质量含水量、有机碳、全磷、全氮含量存在显著差异(P＜0.05).(2)基于最小数据集的构建发现,全氮、孔隙度、碱解氮、粉粒、含水量、砂粒以及速效磷是影响白桦天然林下土壤质量的关键因素.(3)白桦林不同林分密度土壤质量指数介于0.30-0.62,土壤质量综合排名为D4＞D2＞D1＞D3＞D6＞D5.(4)土壤质量指数与物种丰富度和Shannon-Wiener多样性呈显著正相关(P＜0.01),白桦林下植物—土壤耦合度平均为0.60,属于弱协调.(5)随着林分密度的增加,生态系统多功能性指数逐渐降低,与土壤质量指数的变化趋势一致,验证了构建的最小数据集的科学性和实用性.综上,600-900株/hm2的林分密度下,白桦天然林下土壤质量最佳.本研究不仅为白桦天然林生态保护和恢复工作提供了有效的土壤质量评价模型及密度参考,也为祁连山东部的生态保护和恢复工作提供了理论支撑.