基于GIS和地统计学的武功山山地草甸土壤养分空间变异研究

摘要

为研究江西省萍乡市武功山山地草甸土壤养分的空间变异状况，本文以武功山核心景区的金项至吊马桩区域块状山地草甸为研究对象，对武功山金顶景区草甸土壤上(0-20cm)和下(20-40cm)两层土壤进行采样，并运用ASI土壤养分状况系统分析法测定，采用常规统计和地统计学进行了土壤养分空间变异分析研究，研究基于GIS进行了克里金插值成图，通过对土壤养分的分布特征以及空间变异研究分析，细致的了解试验区草甸土壤养分状况和揭示武功山试验区草甸土壤养分的空间变异规律，为武功山退化山地草甸恢复中的养分精准管理和科学施肥提供重要依据，为亚热带地区退化山地草甸植被恢复技术及丰富亚热带山地草甸养分管理理论提供借鉴和科学参考。
　　主要分析结论如下:
　　(1)武功山金顶试验区区域土壤养分描述性统计分析结果
　　试验区草甸土壤总体上是偏酸性，土壤大体属于2类有机质土壤，草甸土壤中的各种养分在草甸平面分布大都发生了局部不稳定的现象，描述性统计分析草甸土壤养分不足以确切说明该地区草甸养分状况;基于ASI土壤养分分析系统的分级状况，试验样地草甸土壤中的大部分土壤养分元素含量总体处于偏低水平，除了草甸土壤中的速效氮（铵态氮和硝态氮之和）、有效铁、有效硫在在土壤的垂直深度和有效锌的在草甸土上层均表现为较为丰富的状况，其他养分元素均表现为不同程度的缺乏状态，且大部分处于严重缺乏的状态。
　　(2)武功山金顶试验区区域土壤养分空间变异分析结果
　　试验区草甸的上层土壤各种养分的空间自相关距A0的从大到小的顺序是:有机质＞硝态氮＞200m＞有效锰=有效钙=速效钾＞有效铜＞100m＞有效镁＞有效磷＞土壤pH＞有效硼＞有效硫＞30m＞铵态氮＞活性酸＞有效铁＞有效锌，最大的为有机质的变程为474.6m，最小的为有效锌为11.5m，变程小于30m的养分分别为铵态氮、活性酸、有效铁、有效锌:下层土壤各种养分的空间自相关距A0的从大到小的顺序是:有效硼＞有机质＞200m＞速效钾=有效钙＞活性酸＞硝态氮＞土壤pH＞100m有效镁＞有效硫＞有效磷＞有效铜＞30m＞有效锌＞铵态氮＞有效锰＞有效铁，试验区草甸上、下层土壤养分的空间自相关距离比采样距离大的养分占多数，说明本次取样间距较为合理有效，大多数养分空间结构较为区块化，而铵态氮、有效锌和有效铁这三种养分在草甸土壤中的区块化分布较弱。
　　试验区草甸上层土壤中各种养分的空间自相关性系数(C0/C0+C)排序:有效锰＞有效钙＞速效钾＞75％＞有效铜＞硝态氮＞有机质＞25％＞有效磷＞有效硫＞铵态氮＞活性酸＞有效锌＞有效镁＞有效铁＞有效硼＞pH的趋势;试验区下层草甸各种土壤养分的空间自相关性系数(C0/C0+C)排序:有效钙＞速效钾＞75％＞有效硼＞硝态氮＞有机质＞活性酸＞pH＞25％＞有效铜＞有效磷＞有效锌＞有效铁＞铵态氮＞有效硫＞有效锰＞有效镁;试验区土壤养分空间自相关性系数大于75％的区间中可以看出上层草甸土壤中有效锰、有效钙、速效钾，下层中有效钙、速效钾均属于弱的空间相关性，说明这些养分空间变异主要受到人类活动的影响，如旅游活动、垃圾污染、人为放牧等;试验区土壤养分空间自相关性系数小于25％的区间中，上层草甸土壤中有效磷、有效硫、铵态氮、活性酸、有效锌、有效镁、有效铁、有效硼和pH，下层草甸土壤中有效铜、有效磷、有效锌、有效铁、铵态氮、有效硫、有效锰、有效镁均表现为空间相关性强，说明影响其养分空间变异的主要因素是自然因素，如山体气候、地形等;
　　总体上看目前武功山主景区试验区山地草甸主要土壤养分受到自然因素影响的比例稍大于人类因素，但人类活动对土壤养分空间结构影响剧烈，不容忽视。
　　(3)武功山金顶试验区区域土壤养分空间插值图分析结果
　　通过普通克里格空间插值，选用最佳的插值模型进行处理，绘制出上下两层土壤各种养分在金顶区和吊马桩区以及中间的Ⅴ型谷的空间变异分布，出图呈现出两层土壤养分在金顶、吊马桩和Ⅴ型谷之间都具有地区差异性，且在金项的南北东西四个方向的坡地也有差异性分布，多种养分在金顶的旅游经营区和正常草甸区也有较大的差异，在金顶和Ⅴ型谷均出现了含量较高的集中区，在垂直深度上养分相关度较高，但上层土壤养分的碎片化分布程度稍高于下层，综合分析，这种差异的原因主要为海拔、地形、旅游活动、土壤垂直发育等因素
　　(4)武功山金顶试验区区域土壤养分之间的相关分析结果
　　武功山草甸的上、下层土壤中，除了有效硼和有效铁大部分土壤养分之间存在着显著或者极显著的正或者负相关关系，说明养分之间的关系不是独立存在的，而是相互影响和制约的，大量养分和微量的养分之间也存在密切相关，这种互相关系有利于进行养分管理工作，可以在具体的土壤的理化性质改良时采取相应的科学措施。

目录

声明

摘要

前言

1 文献综述

1．1 武功山山地和草甸概述

1．1．1 武功山地理地质概况

1．1．2 武功山的草甸概况

1．2 国内外对于草甸的研究

1．2．1 我国对于草甸的研究综述

1．2．2 国外对于草甸的研究进展

1．3 土壤肥力与养分概述

1．3．1 土壤肥力的相关概念

1．3．2 土壤肥力与养分指标概况

1．3．3 ASI土壤养分状况系统研究法的概述

1．4 土壤养分空间变异

1．4．1 土壤养分空间变异的概念

1．4．2 土壤养分空间变异的主要影响因素

1．4．3 土壤养分空间变异的分析方法

1．5 国内外在土壤养分空间变异的研究

1．5．1 我国关于土壤养分空间变异研究的综述

1．5．2 国外关于土壤养分空间变异的研究综述

2 研究方案

2．1 研究内容

2．2 研究目的和意义

2．3 试验样地自然概况

2．4 样品采集方法

2．5 样品测定与数据分析方法

2．5．1 土壤样品理化指标的具体的试验方法

2．5．2 数据处理与统计方法

2．6 本论文的研究路线图

3 结果与分析

3．1 基于ASI的武功山试验区土壤养分的传统统计学特征分析

3．1．1 武功山试验区山地草甸土壤养分含量的统计特征分析

3．1．2 基于ASI土壤速效养分分析系统的草甸试验区土壤养分分级状况

3．2 武功山试验区草甸土壤养分的空间变异特征分析

3．2．1 草甸土壤养分数据的正态分布检验

3．2．2 试验区草甸土壤养分的半方差分析

3．3 武功山试验区山地草甸土壤养分的空间分布格局

3．4 试验区草甸土壤养分含量之间的相关性分析

4 结论与讨论

4．1 结论

4．1．1 武功山试验区山地草甸土壤养分的统计分析

4．1．2 武功山试验区山地土壤养分的空间变异分析

4．1．3 武功山试验区山地土壤养分的空间插值图分析

4．1．4 武功山试验区山地土壤养分之间的相关分析

4．2 讨论

参考文献

致谢