土壤功能的表征指标与区域空间变异研究

土壤资源所发挥的多种功能不仅深刻影响着生态环境，也关系到社会经济的可持续发展。本研究试图以土壤持续利用和保护为原则，对土壤功能进行探索性的划分，形成适用于我国的土壤功能分类框架，明晰界定各类功能的内涵，并对能够表述这些土壤功能的指标进行描述。依据自然和人类活动对土壤属性及功能影响机理，构建"活动-性质-功能（APF）"的土壤功能分析框架，建立土壤主要功能的定量表征指标体系。在此基础上以河南省郑州市郊区为研究区域，针对土壤的多种功能，通过样区土壤调查和采样分析，判定影响土壤功能的对应土壤性质和原因，依据土壤功能表征指标的变化，进行土壤功能的解析和空间变异研究，评价土壤的实际功能和潜在功能，并说明土壤功能和土壤类型之间的关系，找出影响区域不同类型土壤实现其功能的关键因素。理论上可以填补我国土壤功能分类和空间变异研究方面的空白，实践上可以为制定土壤资源合理利用与管理提供科学依据。

本研究以土壤持续利用和保护为原则，将土壤功能主要划分为生产功能、动植物栖息地（基因库）功能、人居环境功能、自然文化历史档案功能、原材料供给功能、碳储存库功能，界定了各类功能的内涵。依据自然和人类活动对土壤属性及功能影响机理，构建“活动-性质-功能（APF）”的土壤功能分析框架，建立了土壤主要功能的定量表征指标体系，研发了土壤功能评价的软件。在此基础上，以河南省郑州市郊区为研究区域，针对土壤的多种功能，通过样区土壤调查和采样分析，判定影响土壤功能的对应土壤性质和原因，依据土壤功能表征指标的变化，进行了土壤功能的解析和空间变异研究，研究发现，郑州市郊区土壤的水分循环功能整体较强；而由于有机质含量偏低，整个区域的有机碳存储和分解转化功能普遍偏低；养分循环和生产功能在西南和东南部区域较弱；缓冲过滤和原材料供给功能在西北部区域较强；动植物栖息地功能主要体现在黄河湿地、邙山丘陵和西南低山丘陵区的未利用土地中；在人居环境功能方面，除东北部贾鲁河流域属于轻度污染外，郑州市大部分区域居住环境等级属于警戒水平；研究区域的荥阳故城、大河村仰韶文化遗址等遗迹体现了土壤的文化历史档案功能。与使用80年代全国第二次土壤普查数据的土壤功能评价结果相比，2010-2011年郑州地区的环境交互功能和生产功能呈现整体下降趋势。