岷江上游干旱河谷核心区土壤养分特征

摘要

岷江上游干旱河谷地区是国家生态治理的重点区域之一，地处川西平原与青藏高原的过渡地带，由于“焚风效应”，导致年平均蒸发量是年均降雨量的近3倍，在河谷及坡下部植被以荒漠化的稀疏灌丛为主。本文在岷江上游干旱河谷核心区不同坡向植被与土壤为研究对象，运用地统计学方法，探讨了土壤全磷、速效磷、全氮、碱解氮、全钾、速效钾和有机质的含量特征、半方差结构特征、空间分布特征，并分析了岷江上游干旱河谷区土壤养分与植被之间的关系，研究结果可为该地区的植被恢复和生态系统保护提供基础数据和技术支持。主要研究结果如下:
　　(1)不同坡向土壤养分含量有较大差异，全磷、全氮、碱解氮、速效钾和有机质的含量均以半阴半阳坡的最高，阴坡速效磷和全钾的含量最高。全磷、速效磷、全氮和速效钾的含量在不同坡向均存在显著差异性，半阴半阳坡中碱解氮、有机质和全钾的含量与阳坡和阴坡中的具有显著差异性。
　　(2)三个样地的速效磷含量均偏低，阳坡速效磷含量严重缺乏，有近65％的样本速效磷含量低于5mg/kg;阴坡中全氮含量比较缺乏，近40％的样本含量低于2g/kg，而阳坡和半阴半阳坡的基本能满足需要。阳坡速效钾含量严重缺乏，近60％的样本含量低于50mg/kg，阴坡存在潜在性缺乏现象，而半阴半阳坡速效钾含量基本能够满足植物的生长。
　　(3)土壤养分属性指标的变异系数均在10％～100％之间，属于中等变异。三个样地中速效磷的变异系数都是最大的，均在50％以上，具有较高的变异性，其它土壤养分属性指标在不同坡向中的变异系数均小于35％，表明它们在土壤中都比较稳定，阳坡中全氮的变异系数最小仅为11％，具有较弱的变异。
　　(4)不同坡向的全钾、速效钾和速效磷的半方差理论模型拟合度均较高，尤其是钾素的模型拟合度均高于70％，阳坡全氮、碱解氮和有机质的半方差拟合度在15％左右。阳坡中的全磷、全氮和有机质，阴坡中的全磷和速效磷，半阴半阳坡中的全磷、速效磷、全钾和速效钾的块基比均小于25％，具有强烈的空间相关性，阳坡碱解氮的块基比为100％，空间相关性很弱，不同坡向其他土壤养分属性指标的块基比均在25％～75％之间，具有中等空间自相关性。
　　(5)利用Arcgis软件进行空间插值分析，结果表明:阴坡和半阴半阳坡全磷的分布均从下向上逐渐递减，阳坡全磷从中向下上方向逐渐减少;阳坡速效磷含量从左下向右上方向逐渐减少，而阴坡中速效磷的含量从中部向右左两侧逐级递减，半阴半阳坡的总体上是从下到上逐渐增加;阳坡中全氮的分布从中间向右左两侧逐渐增加，阴坡全氮从左到右逐级递减，半阴半阳坡全氮含量变化与速效磷的相似;阳坡中碱解氮含量的分布呈斑块效应。全钾在三个坡向中整体上呈现上高下低的现象;阴坡有机质含量的分布比较有规律，从左向右逐渐降低，阳坡中有机质总体上从下向上逐渐减少，半阴半阳坡有机质含量分布总体上呈从中间向四周逐渐减少。
　　(6)总体上岷江上游干旱河谷核心区土壤磷素、氮素、钾素和有机质在植被下的含量要明显高于植被间隙间，植被下土壤养分的富集率除半阴半阳坡土壤全磷和速效钾外均大于1。研究结果表明该研究区灌丛具有“肥岛”现象，而且阳坡和阴坡中灌丛对于土壤养分的富集作用比较强烈，阳坡中土壤养分指标聚集程度最为明显，具有较强的聚集作用。
　　(7)不同坡向铁杆蒿对速效磷、全氮、碱解氮和有机质的富集率均高于川甘亚菊，尤其是对速效磷和氮素的富集程度更高，铁杆蒿对土壤养分表现出更强的聚集作用。

目录

声明

摘要

前言

1 文献综述

1．1 土壤养分研究进展

1．2 土壤养分特征的空间异质性研究进展

1．3 植被与土壤养分关系

1．3．1 植被对土壤理化性质的影响

1．3．2 干旱区灌丛植被对土壤养分的影响

1．4 研究目的与意义

2 研究区概况与研究方法

2．1 实验区概况

2．2 样地设置与土样采集

2．2．1 样地设置

2．2．2 土样采集

2．3 研究内容

2．4 土壤样品分析方法

2．5 数据处理方法

2．5．1 数据分析运用的软件

2．5．2 数据异常值的处理

2．5．3 正态分布检验

3 结果与分析

3．1 岷江上游干旱河谷土壤养分特征

3．1．1 不同坡向土壤全量养分含量特征

3．1．2 不同坡向土壤速效养分含量特征

3．1．3 不同坡向土壤有机质含量特征

3．1．4 土壤养分间的相关关系研究

3．2 岷江上游干旱河谷土壤养分半方差函数分析

3．2．1 不同坡向土壤全量养分空间变异分析

3．2．2 不同坡向土壤速效养分空间变异分析

3．2．3 不同坡向土壤有机质空间变异分析

3．3 岷江上游干旱河谷土壤养分空间分布格局

3．3．1 不同坡向土壤全量养分的空间分布

3．3．2 不同坡向土壤速效养分的空间分布

3．3．3 不同坡向土壤有机质空间分布

3．4 岷江上游干旱河谷土壤养分与植被关系研究

3．4．1 土壤养分与植被盖度的关系

3．4．2 土壤养分与采样点位置的关系

3．4．3 土壤养分富集率

3．4．4 不同灌丛植被下土壤养分的富集率

4 讨论

4．1 不同坡向土壤养分含量

4．4．1 不同坡向土壤养分含量差异性

4．4．2 不同坡向土壤养分含量与植被生长关系

4．4．3 不同坡向土壤养分属性指标变异系数

4．4．4 不同坡向土壤养分属性指标相关性

4．2 不同坡向土壤养分含量半方差函数及其空间插值分析

4．3 不同坡向土壤养分含量与植被的关系

5．结论与建议

5．1 结论

5．2 建议

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文