Assessment of soil quality in typical wind erosion area of Qaidam Basin

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00125

Journal of Desert Research ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (3): 199-209.DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00125

Assessment of soil quality in typical wind erosion area of Qaidam Basin

Mengzhen Huang(), Ruijie Lu(), Jin Zhao, Luo Ma

MOE Engineering Research Center of Desertification and Blown-sand Control / State Key Laboratory of Earth Surface Processes and Resource Ecology，Beijing Normal University，Beijing 100875，China

Received:2022-08-03 Revised:2022-09-29 Online:2023-05-20 Published:2023-05-31
Contact: Ruijie Lu

Abstract

Abstract:

Soil quality assessment is the key to effectively protect soil， and it is crucial to ensure ecosystem stability， regional ecological security and sustainable development. The Qaidam Basin is the most serious wind erosion area in the Qinghai-Tibet Plateau. The change of soil system caused by wind erosion has a profound impact on the ecological security barrier and water conservation function of the Qinghai-Tibet Plateau. Based on the analysis of physical and chemical properties of surface soil in typical wind erosion areas of Qaidam Basin， this paper uses principal component analysis to establish the minimum data set， and constructs the comprehensive index of soil quality for soil quality evaluation. The results show that the soil bulk density， calcium carbonate， organic matter， total nitrogen， total phosphorus and available phosphorus content in Qaidam Basin only reach the fourth or fifth grade under the quality classification standard of the second national soil census. The quality of soil physical and chemical indicators is poor. In terms of spatial distribution， the contents of organic matter， total nitrogen， available phosphorus， total phosphorus and sand in the eastern region of Qaidam Basin are higher than those in the western region， while the contents of available potassium and gravel in the western region are higher than those in the eastern region. The minimum data set （ MDS ） of soil quality evaluation in Qaidam Basin includes five indicators ： bulk density， organic matter， total phosphorus， available potassium and sand content. The soil quality comprehensive index （ MDS-SQI ） based on the MDS has good representativeness and applicability. The overall soil quality in Qaidam Basin is poor， and gradually deteriorates from the eastern region to the western region. The soil quality in the study area is divided into grade I-V from good to poor. Grade I-II sampling points are mainly distributed in the eastern region， and the area is small. Grade III-V sampling points are mainly distributed in the central and western regions. The wind erosion intensity in Qaidam Basin is significantly negatively correlated with MDS-SQI， and the prevention and control of soil wind erosion in Qaidam Basin is an important measure to curb the continuous deterioration of soil quality.

Key words: soil quality assessment, minimum data set, principal component analysis, Qaidam Basin

CLC Number:

S158

Mengzhen Huang, Ruijie Lu, Jin Zhao, Luo Ma. Assessment of soil quality in typical wind erosion area of Qaidam Basin[J]. Journal of Desert Research, 2023, 43(3): 199-209.

Figures/Tables 10

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34	土壤检测第4部分：土壤容重的测定：［S］.
35	土壤pH值的测定电位法：［S］.
36	森林土壤碳酸钙的测定：［S］.
37	土壤检测第6部分：土壤有机质的测定：［S］.
38	土壤检测第24部分：土壤全氮的测定自动定氮仪法：［S］.
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40	土壤全磷测定法：［S］.
41	土壤有效磷的测定碳酸氢钠浸提-钼锑抗分光光度法：［S］.
42	森林土壤钾的测定：［S］.
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参数	容重 /(g·cm^-3)	pH值	碳酸钙 /%	有机质 /%	全氮 /%	全磷 /%	全钾 /%	有效磷 /(mg·kg^-1)	速效钾 /(mg·kg^-1)	黏粒 /%	粉粒 /%	砂粒 /%	砾石 /%
变异系数	0.176	0.062	0.584	3.205	1.980	0.504	0.396	0.834	2.356	1.037	0.602	0.410	1.447
最小值	0.847	7.020	0.150	0.018	0.003	0.003	0.201	0.016	66.135	0.000	3.655	1.642	0.000
最大值	1.928	9.460	33.030	23.284	0.902	0.144	5.301	42.984	11 854.503	15.760	88.430	96.345	63.910
平均值	1.412	8.208	8.866	0.765	0.048	0.056	1.669	7.113	712.997	2.751	35.110	51.684	10.422
标准差	0.248	0.510	5.176	2.453	0.095	0.028	0.661	5.931	1 679.794	2.854	21.130	21.168	15.081

参数	容重 /(g·cm^-3)	pH值	碳酸钙 /%	有机质 /%	全氮 /%	全磷 /%	全钾 /%	有效磷 /(mg·kg^-1)	速效钾 /(mg·kg^-1)	黏粒 /%	粉粒 /%	砂粒 /%	砾石 /%
变异系数	0.176	0.062	0.584	3.205	1.980	0.504	0.396	0.834	2.356	1.037	0.602	0.410	1.447
最小值	0.847	7.020	0.150	0.018	0.003	0.003	0.201	0.016	66.135	0.000	3.655	1.642	0.000
最大值	1.928	9.460	33.030	23.284	0.902	0.144	5.301	42.984	11 854.503	15.760	88.430	96.345	63.910
平均值	1.412	8.208	8.866	0.765	0.048	0.056	1.669	7.113	712.997	2.751	35.110	51.684	10.422
标准差	0.248	0.510	5.176	2.453	0.095	0.028	0.661	5.931	1 679.794	2.854	21.130	21.168	15.081

土壤指标	全氮	全磷	全钾	有效磷	速效钾	有机质	黏粒含量	粉粒含量	容重	pH值	碳酸钙	砂粒含量	砾石含量
全氮	1.000
全磷	-0.073	1.000
全钾	0.099	0.143	1.000
有效磷	0.124	0.527^**	-0.010	1.000
速效钾	0.009	-0.087	0.327^**	-0.127	1.000
有机质	0.987^**	-0.089	0.078	0.108	-0.004	1.000
黏粒含量	0.034	-0.033	0.135	-0.049	0.244^*	0.015	1.000
粉粒含量	0.249^*	-0.015	-0.124	0.095	0.340^**	0.182	0.443^**	1.000
容重	-0.295^*	0.197	0.165	-0.028	-0.465^**	-0.270^*	0.037	-0.562^**	1.000
pH值	-0.174	0.349^**	0.135	0.260^*	-0.102	-0.206	-0.147	-0.141	0.368^**	1.000
碳酸钙	-0.084	-0.030	-0.222	-0.016	-0.086	-0.095	0.196	0.326^**	-0.095	0.075	1.000
砂粒含量	-0.151	0.057	0.026	-0.042	-0.226	-0.088	-0.530^**	-0.766^**	0.194	-0.044	-0.307^**	1.000
砾石含量	-0.159	-0.054	0.121	-0.071	-0.228^*	-0.146	-0.087	-0.462^**	0.545^**	0.301^**	-0.078	-0.206	1.000

土壤指标	全氮	全磷	全钾	有效磷	速效钾	有机质	黏粒含量	粉粒含量	容重	pH值	碳酸钙	砂粒含量	砾石含量
全氮	1.000
全磷	-0.073	1.000
全钾	0.099	0.143	1.000
有效磷	0.124	0.527^**	-0.010	1.000
速效钾	0.009	-0.087	0.327^**	-0.127	1.000
有机质	0.987^**	-0.089	0.078	0.108	-0.004	1.000
黏粒含量	0.034	-0.033	0.135	-0.049	0.244^*	0.015	1.000
粉粒含量	0.249^*	-0.015	-0.124	0.095	0.340^**	0.182	0.443^**	1.000
容重	-0.295^*	0.197	0.165	-0.028	-0.465^**	-0.270^*	0.037	-0.562^**	1.000
pH值	-0.174	0.349^**	0.135	0.260^*	-0.102	-0.206	-0.147	-0.141	0.368^**	1.000
碳酸钙	-0.084	-0.030	-0.222	-0.016	-0.086	-0.095	0.196	0.326^**	-0.095	0.075	1.000
砂粒含量	-0.151	0.057	0.026	-0.042	-0.226	-0.088	-0.530^**	-0.766^**	0.194	-0.044	-0.307^**	1.000
砾石含量	-0.159	-0.054	0.121	-0.071	-0.228^*	-0.146	-0.087	-0.462^**	0.545^**	0.301^**	-0.078	-0.206	1.000

土壤指标	主成分					Norm值	公因子方差	分组
土壤指标	1	2	3	4	5	Norm值	公因子方差	分组
容重	-0.159	0.837	-0.195	0.131	0.022	1.316	0.781	2
pH值	0.059	0.433	-0.187	0.569	0.045	1.042	0.552	4
碳酸钙	0.486	-0.043	-0.153	0.036	-0.528	1.013	0.542	5
有机质	0.020	-0.110	0.978	-0.026	0.042	1.430	0.972	3
全氮	0.077	-0.124	0.977	0.004	0.052	1.435	0.978	3
全磷	-0.056	0.013	-0.088	0.853	0.099	1.160	0.748	4
全钾	0.043	0.189	0.076	0.111	0.837	1.075	0.757	5
有效磷	-0.008	-0.094	0.168	0.823	-0.093	1.144	0.723	4
速效钾	0.309	-0.477	-0.136	-0.127	0.650	1.193	0.780	5
黏粒含量	0.733	0.010	-0.023	-0.087	0.191	1.155	0.581	1
粉粒含量	0.763	-0.536	0.140	0.077	-0.101	1.442	0.905	1
砂粒含量	-0.929	-0.050	-0.115	-0.010	0.041	1.439	0.880	1
砾石含量	0.068	0.865	-0.036	-0.083	0.052	1.303	0.764	2
特征值	2.358	2.228	2.102	1.798	1.479
解释度	18.136	17.135	16.173	13.827	11.375
累积解释度	18.136	35.271	51.444	65.271	76.645

Assessment of soil quality in typical wind erosion area of Qaidam Basin

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土壤指标	公因子方差	权重
容重	0.781	0.188
有机质	0.972	0.234
全磷	0.748	0.180
速效钾	0.780	0.187
砂粒含量	0.880	0.211

土壤质量级别	Ⅰ级	Ⅱ级	Ⅲ级	Ⅳ级	Ⅴ级
采样点个数	5	13	23	26	8
比例/%	6.67	17.33	30.67	34.67	10.67

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