美国Okeechobee湖流域土壤氮和磷的空间分布

摘要

土壤中氮和磷的流失不仅对地下水产生影响，也是面源污染和富营养化的重要成因之一。Okeechobee湖流域土壤氮、磷的流失影响了奥基乔比湖的水质，对当地旅游业的发展造成了影响。本文以美国佛罗里达州Okeechobee湖流域为研究对象，结合流域内土地利用方式及土壤类型，采用地统计学方法分析了该流域土壤氮、磷的空间分布特征，并对流域内土壤氮、磷流失的风险进行了评价，主要结论如下:
　　 1、研究区表层与亚表层土壤全氮、硝态氮、表层土壤铵态氮均为强度变异，亚表层土壤铵态氮为中等强度变异。亚表层土壤全氮、硝态氮、表层土壤硝态氮具有强烈的空间相关性，表层土壤全氮、铵态氮、亚表层土壤铵态氮空间相关性很弱。表层土壤全氮、铵态氮与亚表层土壤铵态氮均遵从线型模型，亚表层土壤全氮与表层土壤硝态氮遵从指数模型，亚表层土壤硝态氮遵从球状模型。表层与亚表层土壤全氮空间分布呈条带状，硝态氮呈岛状与条带状相结合特点;表层与亚表层土壤铵态氮呈条带状与岛状相结合和条带状特点。
　　 2、研究区表层与亚表层土壤全氮含量最高和最低分别为有机土和老成土;表层和亚表层土壤硝态氮含量最高和最低分别为有机土和软土;表层土壤铵态氮含量最高和最低分别为有机土和老成土;亚表层土壤铵态氮含量最高和最低分别为有机土和始成土。表层土壤全氮含量最高和最低分别为大田作物和乔木，亚表层土壤全氮含量最高和最低分别为大田作物和观赏植物;表层土壤硝态氮含量最高和最低分别为大田作物和柏树，亚表层土壤硝态氮含量最高和最低分别为大田作物和针叶林;表层土壤铵态氮含量最高和最低分别为未改良牧场和乔木，亚表层土壤铵态氮含量最高和最低分别为大田作物和观赏植物。
　　 3、研究区表层土壤全氮含量全部高于亚表层;表层土壤铵态氮含量大部分高于亚表层;土壤硝态氮亚表层含量有多处高于表层。样点全氮含量整体上从0-100cm递减，未改良牧场两个样点在70-100cm深度出现小幅度波动。土壤硝态氮含量在垂直方向上变化比较复杂。除了未改良牧场2，土壤铵态氮含量在垂直方向上无明显变化。
　　 4、研究区表层和亚表层土壤全磷均符合高斯模型。表层与亚表层土壤全磷具有强烈的空间相关性。表层土壤全磷呈岛状分布特点，亚表层土壤全磷呈多岛状分布，有多处明显低值区。研究区表层土壤全磷含量最高和最低分别为始成土和软土，亚表层土壤全磷含量最高和最低分别为始成土和软土。研究区表层土壤全磷含量最高和最低分别为奶牛场和混合灌木，亚表层土壤全磷含量最高和最低分别为改良牧场和混合灌木。全磷在亚表层的含量有多处高于表层。有两个样点亚表层全磷含量远高于表层，样点土壤类型均为灰土，土地利用方式均为改良牧场。五个样点剖面显示，除了改良牧场3全磷含量在垂直方向上有明显下降趋势，其他四个样点的全磷含量在垂直方向上变化幅度不大。
　　 6、研究区表层土壤氮流失风险最高和最低分别为大田作物和柏树;亚表层土壤氮流失风险最高和最低分别为大田作物和针叶林;土壤硝态氮流失风险最高为大田作物。研究区表层土壤氮流失风险最高和最低分别为有机土和老成土。亚表层土壤氮流失风险最高和最低分别为有机土和软土。流域内土壤氮流失风险从北向南增高。流域中部出现较高峰值区，该地区土地利用方式为大田作物，土壤类型为有机土;流域北部流失风险低，该地区为柏树分布区，土壤类型为有机土;流域南部土壤氮流失风险高，该区为甘蔗种植区，土壤类型为有机土。
　　 8、研究区阔叶林、居民区、观赏植物、奶牛场、改良牧场、乔木、柑橘、甘蔗地土壤磷流失风险高;改良牧场与混合灌木土壤磷流失风险中等;落叶植物土壤磷流失风险低等。新成土、灰土、始成土、淋溶土磷流失风险高。软土磷流失风险为中等，有机土磷流失风险较低。老成土表层磷流失风险高于亚表层。流域土壤磷流失能力指数呈岛状分布。流域大部分地区土壤磷流失风险高。流域磷流失风险整体上从南向北降低，Okeechobee湖周围土壤磷流失风险高，对Okeechobee湖的水质产生较大威胁。流域北部磷流失风险非常低，该区是灌木和乔木等林木分布区，土壤类型为新成土和老成土。可见人为活动影响小的地区磷流失风险相对较小。