《CATENA》：Soil quality responses to ski piste disturbance in a semi-arid mountainous region of Iran
编辑推荐：
•长期滑雪旅游显著降低了半干旱山区的土壤质量。•坡面形态单元调节了土壤退化的空间格局。•三个主成分解释了 75% 的土壤质量变异性。•土壤有机碳、持水力、沙含量和 pH 值是最敏感的土壤质量指标。•地形敏感的土壤保护和针对性管理应指导滑雪胜地的可持续发展。引言土壤是陆地生态系
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长期滑雪旅游显著降低了半干旱山区的土壤质量。
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坡面形态单元调节了土壤退化的空间格局。
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三个主成分解释了 75% 的土壤质量变异性。
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土壤有机碳、持水力、沙含量和 pH 值是最敏感的土壤质量指标。
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地形敏感的土壤保护和针对性管理应指导滑雪胜地的可持续发展。
引言
土壤是陆地生态系统的基本组成部分，调节养分循环、水分调节、碳固存、植被生产力和生物活动等基本过程。因此，维持土壤质量对于生态系统可持续性、环境韧性和可持续土地管理至关重要。土壤质量通常被定义为土壤在自然和管理生态系统下维持生物生产力、保持环境功能并支持植物、动物和人类健康的能力 (Bünemann et al., 2018; Karlen et al., 1997)。然而，由自然过程和人类活动驱动的土壤退化可能会损害土壤肥力、结构稳定性、水文性能和生态完整性 (Bünemann et al., 2018; Gao et al., 2025)。
由于土壤功能是物理、化学和生物过程相互作用的结果，单一特性无法充分代表整体土壤状况 (Kuzyakov et al., 2020)。因此，综合土壤质量方法结合互补指标来表征土壤功能的多维度 (Manning et al., 2018)。因此，土壤质量指数（SQI）被广泛用于量化土壤状况并评估对土地利用变化和环境污染的响应 (Andrews et al., 2004; Karlen et al., 2006)。多变量方法，特别是主成分分析（PCA），可以进一步识别信息指标的最小数据集（MDS），同时减少冗余 (Enjavinezhad et al., 2025; Juhos et al., 2016; Nabiollahi et al., 2018b; Nosrati and Collins, 2019; Nosrati et al., 2025)。
人为干扰是土壤退化的主要驱动力，滑雪旅游日益被视为山区生态系统环境变化的重要来源。滑雪胜地的建设和管理涉及坡度分级、雪道平整、雪压实和维护活动，这些活动可能会增加容重和压实度，同时减少入渗、团粒稳定性、孔隙度和水分保持 (Barni et al., 2007; Ciarkowska, 2018; Han et al., 2025; Hudek et al., 2020; Pi?tek and Bernatek-Jakiel, 2024)。与滑雪相关的干扰还可能减少土壤有机质、养分有效性和微生物活性，并改变径流产生、沉积物重新分配和植被恢复，从而增加侵蚀易感性和降低生态系统韧性 (Gros et al., 2004; Han et al., 2025; Mosimann, 1985; Pi?tek and Bernatek-Jakiel, 2024; Rixen et al., 2003)。
尽管有关滑雪旅游对山区土壤影响的证据越来越多，但仍存在三个重要缺口。首先，以往的研究大多强调单一土壤特性，而非物理、化学和生物维度上土壤质量的综合变化。其次，尽管坡面位置在径流重新分配、侵蚀、沉积物输送和水分积累方面存在差异，但对滑雪引起的土壤质量沿坡面的空间变异性关注有限。第三，现有证据主要来源于湿润或高山环境，而半干旱山区生态系统中长期滑雪干扰下的土壤响应记录尚不充分。因此，滑雪引起的土壤质量变化幅度是否在坡面形态单元之间系统性地变化，以及综合土壤质量评估是否能够捕捉这种空间变异性，目前仍不清楚。
为了弥补这些缺口，本研究整合了物理、化学和生物土壤指标，结合 PCA 和 MDS 开发 SQI，同时明确考虑坡面形态单元。该框架能够评估长期滑雪旅游对土壤质量影响的幅度及其空间变异性。将其应用于半干旱山区环境进一步扩展了当前知识，特别是在土壤发育缓慢且生态韧性可能有限的情况下，干扰效应的持久性可能会增加。主要创新之处在于将综合土壤质量评估与坡面地貌联系起来，以解决长期滑雪引起的土壤质量的空间表达问题。
因此，我们通过比较具有相似地貌特征的受干扰和未受干扰坡面，调查了伊朗 Shemshak 滑雪胜地六十多年滑雪旅游的影响。具体目标是：(i) 量化长期雪道干扰对土壤物理、化学和生物特性的影响；(ii) 使用 PCA 和 MDS 识别土壤质量评估的最敏感指标；(iii) 开发 SQI 以评估干扰引起的变化；以及 (iv) 确定滑雪引起的土壤质量变化幅度是否在坡面形态单元之间有所不同。根据以往证据，即滑雪旅游改变了土壤物理、化学和生物特性，且坡面位置影响径流和沉积物重新分配，我们假设：(i) 长期滑雪干扰会导致物理、化学和生物维度上土壤质量的综合下降；以及 (ii) 这种退化的幅度在坡面上部、中部和下部形态单元之间会有所不同。
章节片段
研究区
本研究在 Shemshak 滑雪胜地及其周边山区集水区进行，该地地位于伊朗德黑兰东北方向约 57 公里的中央阿尔博尔兹山脉鲁德巴尔 - 卡西兰区（图 1）。该集水区海拔范围约为 2000–4200 米（a.s.l.），而滑雪胜地海拔约为 2550 至 3050 米（a.s.l.），垂直落差近 500 米。研究区位于大约
滑雪旅游干扰对土壤特性的影响
描述性统计显示，受滑雪影响坡面与参考坡面之间存在显著差异（表 1）。在三个坡面形态单元中，受滑雪影响的坡面表现出更高的容重和沙含量，平均增加约 23% 和 21%。相反，土壤有机碳（SOC）、总氮（TN）、持水力（WHC）和电导率（EC）分别降低了约 69%、64%、23% 和
滑雪旅游干扰对土壤特性的影响
长期滑雪旅游通过重复机械干扰、植被移除、雪压实和自然表面过程改变的组合影响山区土壤。这些干扰并非独立影响单一土壤特性，而是引发了一系列相互关联的物理、化学和生物变化，逐渐降低土壤生态功能。我们的研究结果表明，这些过程在半干旱
结论
这项配对坡面研究表明，Shemshak 滑雪胜地的长期滑雪旅游与土壤质量的显著降低相关，这通过土壤肥力、持水特性和生物活动的同时变化体现出来。研究结果支持了我们的第一个假设，即长期滑雪干扰与土壤质量的综合退化相关，而非单一土壤特性的孤立变化。结果还显示，程度和发生
CRediT 作者贡献声明
Kazem Nosrati：写作——审阅与编辑，写作——初稿撰写，监督，软件，资源，项目管理，方法论，调查，资金获取，正式分析，概念化。Zahra Etminan：写作——初稿撰写，方法论，调查，正式分析，数据管理。Adrian L. Collins：写作——审阅与编辑，写作——初稿撰写，验证，监督，项目管理，方法论，调查，概念化。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能会影响本文报告的工作。
致谢
本研究由伊朗德黑兰沙希德·贝赫什提大学研究委员会资助（资助编号 600.871）。ALC 由英国研究与创新理事会 - 生物技术与生物科学研究所（UKRI-BBSRC）通过资助项目 BB/X010961/1 资助（可持续农业未来）——具体为工作包 2 - BBS/E/RH/230004B；利用新颖数据科学方法检测农业生态系统“韧性”。
Kazem Nosrati|Zahra Etminan|Adrian L. Collins
