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为探索祁连山区草地的土壤保持功能,本文通过野外实地观测的方法对祁连山区草地的植被和土壤径流侵蚀进行了调查,采用相关性分析、通径分析等方法研究了祁连山区草地植被覆盖度和生物量对土壤径流侵蚀的影响作用。在此基础上,以地理信息系统为平台,将实地调查与遥感观测数据相结合,对祁连山区草地植被覆盖度和生物量的空间特征进行了分析,并基于改进的生物措施因子(B),利用中国土壤流失方程(CSLE)对祁连山区草地的水力侵蚀量和土壤保持量进行了定量估算,以期为祁连山区土壤侵蚀研究和生态效益评价提供参考。主要研究结果如下: (1)祁连山区草地的径流侵蚀量与坡度、植被覆盖度、地上生物量、地下生物量、生物多样性和土壤质地均有密切关系,其中与植被覆盖度、地下生物量和砂粒体积分数呈极显著负相关,与坡度和粉粒体积分数呈极显著正相关,与地上生物量和物种丰富度呈显著负相关;植被覆盖度和地下生物量是影响祁连山区草地土壤径流侵蚀的主导因素,植被覆盖度对径流侵蚀的影响表现为强烈的直接作用(0.660),而地下生物量对径流侵蚀的直接作用相对较小(0.286),有较大一部分影响表现为间接作用(0.174);径流含沙量与覆盖度和地下生物量间的关系均可用指数形式表达。 (2)祁连山区草地植被覆盖度的空间分布差异显著,总体上表现为自西向东增加的空间分布格局。西部草地植被覆盖度以10%以下为主,中部草地植被覆盖度约在30%~60%之间,而东部草地植被覆盖度基本在60%以上。草地生物量的空间分布格局与植被覆盖度相一致,总体上也表现为自西向东递增的空间分布格局。在2015年的植被生长季,祁连山区草地的平均地上生物量为81.92 g/m2,平均地下生物量为611.94 g/m2。位于祁连山区西部的大柴旦、德令哈等地的平均地上生物量在60 g/m2以下,平均地下生物量在400 g/m2以下;而位于祁连山区东部的互助、大通、乐都等地的平均地上生物量普遍在100 g/m2以上,平均地下生物量普遍在800 g/m2以上。 (3)指数形式的多元回归模型能够较好地模拟出植被覆盖度x1和地下生物量x2与B因子的关系,估算效果最优的模型表达式为B=e-0.037x1-0.094x2(R2=0.951)。利用改进的B因子模型与传统的盖度-B因子关系模型分别对B因子值进行估算,结果显示:传统的盖度-B因子关系模型对祁连山区低覆盖度草地的B因子估算结果偏小,估算效果比改进的B因子模型差;由盖度-B因子关系模型估算所得的土壤侵蚀量总体上小于改进的B因子模型所得的土壤侵蚀量,且在强水蚀区二者的偏差较大。 (4)2015年祁连山区草地的平均水力侵蚀量为475.13 t/km2,不同县域的草地平均水力侵蚀量在200~700 t/km2之间,侵蚀较严重的草地集中分布在天峻、门源、大通和民和等地,而侵蚀较弱的草地集中分布在大柴旦和德令哈等地;水力侵蚀量为0~200 t/km2的草地面积约占草地总面积的49%。2015年祁连山区的平均水力侵蚀量为351.91t/km2,不同县域的平均水力侵蚀量在100~750t/km2之间,强水蚀区集中分布在门源、大通、民和以及天峻等地,弱水蚀区集中分布在大柴旦和德令哈等地;水力侵蚀量为0~200t/km2的地区约占全区总面积的67%。 (5)祁连山区草地的单位面积土壤保持量空间分布差异显著,总体上表现为自西向东增加的空间分布格局,平均土壤保持量为1601.36 t/km2。不同县域草地的平均土壤保持量在30~6000 t/km2之间,土壤保持量小于200 t/km2的草地占地面积最大,约占草地总面积的54%;土壤保持量大于15000 t/km2的草地占地面积最小,仅占草地总面积的1.41%。祁连山区的单位面积土壤保持量空间分布差异显著,总体上表现为自西向东增加的空间分布格局,全区的平均土壤保持量约为1241.18t/km2。不同县域的平均土壤保持量在10~4500t/km2之间,土壤保持量小于200t/km2的区域占地面积最大,约占全区总面积的63%;土壤保持量大于15000 t/km2的区域占地面积最小,仅占全区总面积的1.03%。