黔中石漠化小流域土壤理化特征及空间异质性分析

摘要

贵州是我国西南喀斯特地貌的典型分布区，喀斯特环境遭受破坏带来的水土流失导致石漠化不断发展。在国家石漠化综合治理的过程中，掌握土壤特性空间分布与肥力状况，对喀斯特地区农业结构的优化调整和石漠化治理具有重要意义。因此，本研究以贵州陈旗喀斯特石漠化小流域为对象，分别采集了水田、灌丛、草地、撂荒地、坡耕地、次生林6种土地利用方式下0-10cm、10-20cm、20-30cm土层深度的土壤样品共580个，通过实验测定理化指标数据，运用经典统计学方法与地统计学方法对研究区内土壤理化性质分布特征进行描述统计分析、相关分析、方差分析、主成分分析和空间插值分析，并基于主成分分析法对6种类型样地土壤肥力进行有效评价。主要结论如下： （1）描述统计分析结果表明，土壤容重、pH值、粉粒含量随土层深度增加而增大，含水率、有机质、氮、磷、钾素含量随土层深度增加而减小。除全磷、速效磷外，其余土壤养分含量均达到国家二级标准以上。研究区土壤以粉粒为主，属于砂质粉壤土，pH属于中性偏碱性。从变异系数看，速效磷(除表层外)属于强变异性；粉粒、pH值属于弱变异性；其余各土壤理化指标均属于中等程度变异性。 （2）相关分析结果表明，除磷素、全钾和pH外，其余各指标之间的相关性基本上达到显著或极显著水平，有机质与全氮、碱解氮之间的相关系数分别达到0.966和0.814。土壤结构越紧实，孔隙度越低，土壤中可容纳的水分和养分含量越低。土壤磷素可能来源于人工施肥，且全磷、全钾主要以无机磷酸盐和碱性矿物钾盐的形式存在，磷酸根离子和钾离子对pH值有显著的指示作用。 （3）方差分析结果表明，不同土地利用方式下土壤理化性质差异性显著(P＜0.05)。次生林、灌丛、草地、撂荒地土壤养分含量较高，水田与坡耕地土壤养分（除磷素外）含量偏低，说明长期的农耕生产方式是造成研究区生态环境质量下降的主要原因，退耕还林还草有利于当地石漠化治理及生态环境的恢复发展。 （4）主成分分析及肥力评价结果表明，全氮、碱解氮、砂粒对土壤肥力的贡献最大，有机质和速效钾对土壤肥力的贡献次之，全钾、含水率和pH对土壤肥力的贡献较小，其余指标对土壤肥力贡献微弱。不同土地利用方式下土壤肥力为：次生林(2.73)＞灌丛(1.66)＞撂荒地(0.34)＞草地(-0.13)＞坡耕地(-1.14)＞水田(-3.48)。次生林、灌丛的土壤肥力较好；撂荒地退耕后肥力不断得到恢复；草地、坡耕地和水田受人为因素影响土壤肥力较差。 （5）空间异质性分析表明，最优半方差函数拟合模型主要包括球面函数、指数函数、J-Bessel函数、三角函数及高斯函数。土壤容重、pH、速效磷具有强烈的空间相关性；有机质、全氮、全磷、速效钾、含水率属于中等程度空间相关性；全钾的空间相关性较弱；碱解氮在0-10cm、10-20cm、20-30cm土层上的结构比分别为8%、70%、80%，空间相关性在垂向上由强变弱。此外，各土壤理化指标的克里金空间插值结果较好的反映了土壤特性在空间上的分布差异特征，预测结果与实际观测值较为接近。

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摘 要

ABSTRACT

1绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究概述

1.2.1 石漠化研究概述

1.2.2 土壤理化特征研究概述

1.2.3 土壤肥力研究概述

1.3研究内容、目标及技术路线

1.3.1研究内容

1.3.2研究目标

1.3.3研究技术路线

2材料与方法

2.1研究区概况

2.1.1地理位置

2.1.2地质地貌

2.1.3气候条件

2.1.4植被状况

2.1.5土壤类型

2.2土样处理与分析方法

2.2.1土壤样品采集方法

2.2.2土壤理化性质测定

2.3 实验数据处理与分析

3土壤理化性质统计学分析

3.1土壤理化性质描述性统计分析

3.2土壤理化性质相关性分析

3.3不同土地利用方式下土壤特性差异特征

3.3.1 土壤容重、含水率与粒度差异特征

3.3.2土壤有机质、pH差异特征

3.3.3土壤氮、磷、钾素差异特征

3.4 土壤理化性质的主成分分析

3.4.1主成分提取

3.4.2 主成分分析及肥力评价

4 基于GIS土壤理化性质空间分布特征

4.1土壤容重、含水率空间异质性

4.2土壤有机质、pH空间异质性

4.3土壤全氮、碱解氮空间异质性

4.4土壤全磷、速效磷空间异质性

4.5土壤全钾、速效钾空间异质性

5结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献