地形和土地利用對山區(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)分為植物生長提供必需的營養(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;而全磷和全鉀則隨之減少，但減少趨勢不明顯。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有機(jī)質(zhì)影響相對較大，對全鉀影響相對較小，而對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