地形和土地利用對(duì)山區(qū)土壤養(yǎng)分空間變異的影響.pdf

1、土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是農(nóng)林業(yè)最基本的生產(chǎn)資料。土壤養(yǎng)分為植物生長(zhǎng)提供必需的營(yíng)養(yǎng)元素，是影響土壤健康和生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的重要因子。地形通過影響水熱條件和物質(zhì)再分配，影響土壤發(fā)育的方向和程度;人類活動(dòng)直接或間接的改變了土壤的環(huán)境，影響土壤性狀的空間分布。在山地丘陵區(qū)，地形和土地利用交互作用于表層土壤。
　　本文運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)和地統(tǒng)計(jì)學(xué)的原理，借助計(jì)算機(jī)和GIS技術(shù)，以山東煙臺(tái)棲霞市為例，研究了表層土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和全

2、鉀的半變異函數(shù)，構(gòu)建了理論模型，系統(tǒng)分析了四種土壤養(yǎng)分的空間變異規(guī)律，探討了地形因子和土地利用方式與土壤養(yǎng)分含量的相關(guān)性，分析了不同地形條件、不同土地利用方式下，四種土壤養(yǎng)分的含量特征，考慮到山地丘陵區(qū)的特點(diǎn)，本文又進(jìn)一步研究了地形和土地利用交互作用對(duì)土壤養(yǎng)分狀況的影響。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)土壤養(yǎng)分的描述性統(tǒng)計(jì)特征和半方差函數(shù)分析。研究區(qū)四種土壤養(yǎng)分平均含量的變異系數(shù)在22.49％～40.63％之間，均屬于中等變異性，變

3、異性大小排序?yàn)?有機(jī)質(zhì)＞全磷＞全氮＞全鉀。通過半方差函數(shù)模型分析得到有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和全鉀的理論模型分別為:球狀模型、高斯模型、高斯模型和指數(shù)模型。其中，全磷的塊金效應(yīng)大于75％，說明其空間相關(guān)性很弱，受隨機(jī)性因素影響較大;有機(jī)質(zhì)、全氮和全鉀的塊金效應(yīng)在25％～75％之間，受到結(jié)構(gòu)性因素和隨機(jī)性因素的共同影響，具有中等空間相關(guān)性;其中有機(jī)質(zhì)和全鉀的塊金效應(yīng)小于50％，說明結(jié)構(gòu)性因素對(duì)空間變異起主導(dǎo)性作用，而全氮的塊金效應(yīng)大于50％，說

4、明隨機(jī)性因素起主導(dǎo)性作用。
　　(2)土壤養(yǎng)分的空間分布特征。對(duì)比克里格最優(yōu)內(nèi)插法生成的四種土壤養(yǎng)分空間分布圖可知:研究區(qū)內(nèi)表層土壤有機(jī)質(zhì)和全氮的空間分布狀況較為相似，整體上均呈塊狀分布，表現(xiàn)為東北部含量高于西南部，且兩種土壤養(yǎng)分含量的高值區(qū)與低值區(qū)基本一致;研究區(qū)內(nèi)全磷含量較高，整體呈塊狀分布，在西北、東北和南部出現(xiàn)集中分布現(xiàn)象;研究區(qū)全鉀含量豐富，在東南西北四個(gè)方向上沿邊界呈地帶性分布，北部平均含量高于南部。
　　(3)

5、地形因子與土壤養(yǎng)分的關(guān)系。從整體上看，研究區(qū)內(nèi)海拔和坡度因子與土壤養(yǎng)分含量的相關(guān)程度高于坡向因子，且前兩者與土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和全鉀均呈極顯著正相關(guān);而后者與四種土壤養(yǎng)分表現(xiàn)為不同程度的負(fù)相關(guān)性。隨著海拔的升高和坡度的增大，土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量呈顯著增加趨勢(shì);而全磷和全鉀則隨之減少，但減少趨勢(shì)不明顯。不同坡向朝向?qū)λ姆N土壤養(yǎng)分含量的影響不顯著，除了全鉀外，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和全磷均表現(xiàn)為陰坡平均含量大于陽坡。
　　(4)土地利用

6、方式與土壤養(yǎng)分的關(guān)系。從變異系數(shù)看，土地利用方式對(duì)四種土壤養(yǎng)分含量的影響程度從大到小的順序?yàn)?有機(jī)質(zhì)(C.V.=41.16％)＞全磷(C.V.=35.14)≈全氮(C.V.=32.95)＞全鉀(C.V.=23.03％)。說明土地利用方式對(duì)有機(jī)質(zhì)影響相對(duì)較大，對(duì)全鉀影響相對(duì)較小，而對(duì)全磷和全氮的影響程度基本相同。其中，有機(jī)質(zhì)和全氮含量規(guī)律一致為未利用地＞草地＞林地＞耕地＞園地;土壤全磷和全鉀含量均表現(xiàn)為林地、草地＞園地、未利用地。

7、　　(5)地形和土地利用交互作用對(duì)土壤養(yǎng)分狀況的影響。研究區(qū)內(nèi)，海拔、坡度、坡向因子與土地利用方式之間的交互作用對(duì)四種土壤養(yǎng)分存在不同程度的影響，但是多數(shù)交互作用影響不顯著，僅有坡向因子和土地利用方式之間的交互作用對(duì)土壤全磷含量有顯著影響。在不同地形條件、不同土地利用方式條件下，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和全鉀的平均含量存在高低差異，但規(guī)律不明顯，能看出的是:在海拔較高、坡度較大的陰坡上，林地、草地的有機(jī)質(zhì)和全氮含量明顯高于耕地、園地，而在