地形和土地利用对山区土壤养分空间变异的影响
土壤是陆地生态系统的重要组成部分，是农林业最基本的生产资料。土壤养分为植物生长提供必需的营养元素，是影响土壤健康和生态系统生产力的重要因子。地形通过影响水热条件和物质再分配，影响土壤发育的方向和程度;人类活动直接或间接的改变了土壤的环境，影响土壤性状的空间分布。在山地丘陵区，地形和土地利用交互作用于表层土壤。 本文运用数理统计学和地统计学的原理，借助计算机和GIS技术，以山东烟台栖霞市为例，研究了表层土壤有机质、全氮、全磷和全钾的半变异函数，构建了理论模型，系统分析了四种土壤养分的空间变异规律，探讨了地形因子和土地利用方式与土壤养分含量的相关性，分析了不同地形条件、不同土地利用方式下，四种土壤养分的含量特征，考虑到山地丘陵区的特点，本文又进一步研究了地形和土地利用交互作用对土壤养分状况的影响。主要研究结果如下: (1)土壤养分的描述性统计特征和半方差函数分析。研究区四种土壤养分平均含量的变异系数在22.49％～40.63％之间，均属于中等变异性，变异性大小排序为:有机质＞全磷＞全氮＞全钾。通过半方差函数模型分析得到有机质、全氮、全磷和全钾的理论模型分别为:球状模型、高斯模型、高斯模型和指数模型。其中，全磷的块金效应大于75％，说明其空间相关性很弱，受随机性因素影响较大;有机质、全氮和全钾的块金效应在25％～75％之间，受到结构性因素和随机性因素的共同影响，具有中等空间相关性;其中有机质和全钾的块金效应小于50％，说明结构性因素对空间变异起主导性作用，而全氮的块金效应大于50％，说明随机性因素起主导性作用。 (2)土壤养分的空间分布特征。对比克里格最优内插法生成的四种土壤养分空间分布图可知:研究区内表层土壤有机质和全氮的空间分布状况较为相似，整体上均呈块状分布，表现为东北部含量高于西南部，且两种土壤养分含量的高值区与低值区基本一致;研究区内全磷含量较高，整体呈块状分布，在西北、东北和南部出现集中分布现象;研究区全钾含量丰富，在东南西北四个方向上沿边界呈地带性分布，北部平均含量高于南部。 (3)地形因子与土壤养分的关系。从整体上看，研究区内海拔和坡度因子与土壤养分含量的相关程度高于坡向因子，且前两者与土壤有机质、全氮、全磷和全钾均呈极显著正相关;而后者与四种土壤养分表现为不同程度的负相关性。随着海拔的升高和坡度的增大，土壤有机质和全氮含量呈显著增加趋势;而全磷和全钾则随之减少，但减少趋势不明显。不同坡向朝向对四种土壤养分含量的影响不显著，除了全钾外，土壤有机质、全氮和全磷均表现为阴坡平均含量大于阳坡。 (4)土地利用方式与土壤养分的关系。从变异系数看，土地利用方式对四种土壤养分含量的影响程度从大到小的顺序为:有机质(C.V.=41.16％)＞全磷(C.V.=35.14)≈全氮(C.V.=32.95)＞全钾(C.V.=23.03％)。说明土地利用方式对有机质影响相对较大，对全钾影响相对较小，而对全磷和全氮的影响程度基本相同。其中，有机质和全氮含量规律一致为未利用地＞草地＞林地＞耕地＞园地;土壤全磷和全钾含量均表现为林地、草地＞园地、未利用地。 (5)地形和土地利用交互作用对土壤养分状况的影响。研究区内，海拔、坡度、坡向因子与土地利用方式之间的交互作用对四种土壤养分存在不同程度的影响，但是多数交互作用影响不显著，仅有坡向因子和土地利用方式之间的交互作用对土壤全磷含量有显著影响。在不同地形条件、不同土地利用方式条件下，土壤有机质、全氮、全磷和全钾的平均含量存在高低差异，但规律不明显，能看出的是:在海拔较高、坡度较大的阴坡上，林地、草地的有机质和全氮含量明显高于耕地、园地，而在海拔较低、坡度较小的阳坡上，情况则相反。
土壤养分;空间变异;山地丘陵区;土地利用方式;地形因子
山东农业大学
硕士
土地资源管理
齐伟
2014
中文
S153.6;S158;S155.294
85
2014-10-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）