准噶尔荒漠土壤多功能性的空间变异特征及其驱动因素

荒漠是重要的陆地生态系统之一,其生态系统极其脆弱,极易发生荒漠化.荒漠土壤的稳定和功能对于荒漠生态系统结构和功能的维持至关重要.但在荒漠地区,大多数土壤功能的研究还主要集中在单一的土壤功能性.本研究基于准噶尔荒漠79个样点的土壤有机碳(SOC)、氮(N)、磷(P)、有效氮(AN)和有效磷(AP)等指标,通过平均值法和因子分析法计算土壤多功能(soil multifunctionality,SMF)指数,研究SMF空间变异特征及驱动因素.空间分析所示从整体来看,荒漠SMF在空间分布上具有较大的异质性,自西向东,SMF总体呈现逐渐增加的趋势,而从南向北,SMF呈现先增加后降低的趋势.最优拟合显示,SMF与年均降雨量(MAP)和年均温(MAT)呈显著二次函数关系,随着MAP和MAT的增加表现出先降低后升高的趋势;SMF与pH和植被增强指数(EVI)呈显著线性关系,SMF随着pH的增加表现出显著降低趋势,而随着EVI的增加表现为显著上升的趋势;SMF与Aridity(干旱度)之间既符合二次函数关系也呈现线性关系(二者R2相同),随Aridity增加而减少.结构方程模型结果表明,土壤含水率(SWC)是SMF变化的最重要的驱动因素,其次为EVI.土壤pH、SWC、MAT、Aridity和EVI对荒漠SMF具有显著的直接效应,其中SWC和EVI为显著正效应,其他为负效应.MAP、经度(Lon)、纬度(Lat)和海拔(Alt)可通过影响MAT等指标对SMF产生间接效应.研究结果对深入理解准噶尔荒漠SMF的空间变异特征及驱动因素具有重要意义,将有助于预测环境变化对荒漠生态系统多功能性的影响,为生态系统科学管理服务.