冀北承德地区土壤生源要素生态化学计量与空间分异特征

摘要

土壤生源要素生态化学计量和空间分异特征对指导土地利用优化具有重要意义。以京津冀生态屏障区组成部分的承德市为研究区,采集1597件土壤样品,运用地统计学、全局Moran′s I指数、克里金插值和冗余分析等方法对承德全域主要土壤生源要素的空间分异特征及其影响因素进行了系统分析。结果表明,承德市表层土壤生源要素全钾(STK)、有机碳(SOC)、全氮(STN)、全磷(STP)和全硫(STS)平均含量分别为21.962 g/kg、18.826 g/kg、1.168 g/kg、0.587 g/kg和0.193 g/kg。垂向分布上STN、SOC和STS含量总体随深度增加而降低,STK和STP垂向分异受成土母质控制,高地质背景区STK和STP含量随深度增加逐渐升高。SOC和STN含量显著相关,空间耦合程度高,C:S与SOC含量显著正相关,C:N和C:S空间分布稳定,土壤生源要素的化学计量比主要受SOC含量控制。SOC空间自相关极显著,空间分异受结构性因素控制;STK空间自相关程度较高,分布稳定;STP空间自相关较显著,分布异质性较大;STS空间自相关相对最弱,受人为活动影响较明显。SOC和STN空间分异主要受土地利用和归一化差分植被指数(NDVI)影响,植被覆盖度较高的林地SOC和STN含量相对最高。STK、STP和STS空间分异受成土母质类型、岩石风化和工矿活动、农业生产等因素共同影响,火成岩成土母质区STK含量较高,角闪-闪长岩和片麻岩区STP含量较高,角闪-闪长岩、片麻岩和碳酸盐岩区STS含量较高。工矿活动和农业活动是土壤磷和硫矿化的重要驱动因子,土壤生源要素的生态化学计量对水土保护、水源涵养水环境保护和农业种植合理施肥具有重要指示意义。