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《福建农林大学》 2012年
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闽北邓恩桉人工林土壤肥力空间异质性研究

胡久文  
【摘要】:土壤的物理和化学特性在空间分布上存在着异质性。20世纪70年代以来,关于土壤肥力空间异质性的研究逐渐受到关注,以后这个概念逐步引入到土壤肥力领域中,并已经成为土壤学的一个研究热点。选取闽北建阳市邓恩桉人工林为研究对象,分析邓恩桉人工林的土壤肥力空间尺度变化规律,通过对比邓恩桉桉树人工林不同土层土壤肥力的空间分布规律,探讨邓恩桉人工林土壤肥力空间变异规律和含量变化,为科学有效营造邓恩桉人工林提供理论基础。 4种主要土壤养分指标中,有机质、有效N、有效P、有效K的变异系数均小于75%,空间变异均为中等变异。有机质在0-20cm、20-40cm、40-60cm采样土层中含量均值分别为29.969g/kg、26.54g/kg、25.35g/kg,呈现不断下降趋势;有效N的含量均值分别为0.7055g/kg、0.5717g/kg、0.562g/kg,呈现不断下降趋势。有效P的均值分别为0.021g/kg、0.0216g/kg、0.02g/kg,含量变化趋势不显著,与磷元素在土壤中的移动性小,在土层中下移的数量较少有关;有效K的含量均值分布为0.622g/kg、0.6654g/kg、0.6418g/kg,含量变化呈现先增后降趋势。 在选取的5种有效性金属离子中,0-20cm土壤的有效Ca~(2+)、20-40cm、40-60cm土壤有效Mn~(2+)、有效Cu~(2+)、有效Zn~2的变异系数均小于75%,空间变异均为中等变异,20-40cm、40-60cm土壤有效Ca~(2+)、有效Mg~(2+)和0-20cm土壤有效Zn2均大于100%,空间变异为强变异;有效Ca~(2+)的样本数据不完全符合正态分布,含量均值分别为0.114g/kg、0.1157g/kg、0.1234g/kg,呈现不断上升趋势,这与4种土壤养分指标不一致,说明有效性金属元素与成土母质有密切关系,不同层次上变异特征并不一致;土壤有效Mg~(2+)样本数据不完全符合正态分布,含量均值分别为0.074g/kg、0.068g/kg、0.0737g/kg,呈现不断先降后升趋势,变化趋势不显著;有效Mn~(2+)样本数据不符合正态分布,含量均值分别为11.32g/kg、13.22g/kg、15.24g/kg,呈现不断上升趋势,变化趋势不显著;有效Cu~(2+)含量均值分辨为0.26g/kg、0.257g/kg、0.256g/kg,呈现不断下降趋势,变化趋势不显著;有效Zn~(2+)含量均值为1.216g/kg、1.038g/kg、0.941g/kg,呈现不断下降趋势,变化趋势不显著。 半方差分析是地统计学的核心。0-20cm、20-40cm土壤有机质利用指数模型进行拟合效较好,40-60cm土壤有机质利用球状模型进行拟合效果较好;变程均超过30m的采样间距,说明30m的采样间距不能准确反映该区域有机质的空间变异规律;土壤有机质块基比均75%,说明空间相关性较弱,受到施用化肥、炼山、选用树种等人为随机性因素较强,削弱了成土母质、气候、降水等自然结构性因素,促使土壤肥力空间结构趋向于均一性,这也是众多受到人为因素强烈的区域的共同特点。0-20cm土壤有效N利用球状模型进行拟合效较好,20-40cm、40-60cm土壤有效N利用线性模型进行拟合效果较好,说明这两层土壤完全受到随机性因素的影响,原因还有待于进一步研究;0-20cm土壤有效N变程小于30m的采样间距,说明30m的采样间距能够准确反映有效N在这一层面的空间变异规律,20-40cm、40-60cm土壤有效N均超过30m的采样间距,说明30m的采样间距不能准确反映该区域有机质的空间变异规律;所测土壤有效N块基比均75%,说明空间相关性较弱,20-40cm、40-60cm土壤有效N完全受到随机性因素的影响。0-20cm、20-40cm土壤有效P利用指数模型进行拟合效较好,40-60cm土壤有效P面利用球状模型进行拟合效果较好;变程均小于30m的采样间距,说明30m的采样间距能够准确反映该区域有机质的空间变异规律;所测土壤有效P块基比均75%,说明空间相关性较弱,受随机性因素影响强烈。0-20cm土壤有效K利用高斯模型进行拟合效较好,20-40cm、40-60cm土壤有效K利用球状模型进行拟合效果较好;0-20cm、40-60cm土壤有效K变程均小于30m的采样间距,说明30m的采样间距能够准确反映该区域有机质的空间变异规律,20-40cm土壤有效k大于30m的采样间距;0-20cm、40-60cm土壤有效K的块基比均75%,说明空间相关性较弱,20-40cm土壤有效k块基比75%,但大于25%,具有中等空间相关性。 森林土壤主要营养元素的含量与林间凋落物、人工施肥、水土流失、营养元素在土层中的移动等有关系,但有效性金属元素离子主要受到成土母质、成土过程、元素的移动迁移等影响,二者的半方差函数分析结果差异较大。土壤有效性Ca~(2+)在0-20cm土层利用高斯模型进行拟合效较好,在20-40cm、40-60cm土层分别用球状模型、指数模型进行拟合效果较好;变程在0-20cm、20-40cm均超过30m的采样间距,说明30m的采样间距不能准确反映该区域有效性Ca~(2+)的空间变异规律,20-40cm土壤有效性Ca~(2+)的变程小于30m的采样间距;块基比0-20cm土层有效性Ca~(2+)块基比75%,说明空间相关性较弱,20-40cm有效性Ca~(2+)块基比为0,原因有待于进一步分析,40-60cm土层有效性Ca~(2+)块基比75%,说明为中等空间自相关性。有效性Ca~(2+)的含量在三层采样土壤中具有明显的空间异质性现象。0-20cm土壤有效性Mg~(2+)利用线性模型进行拟合效较好,说明受到随机性因素的影响强烈,20-40cm、40-60cm土壤有效性Mg~(2+)利用球状模型进行拟合效果较好;变程均小于30m的采样间距,说明30m的采样间距能够准确反映该区域有效性Mg~(2+)的空间变异规律;20-40cm、40-60cm土层有效性Mg~(2+)块基比均75%,说明空间相关性较弱,0-20cm块基比为0,说明0-20cm层的有效性Mg~(2+)完全受到随机性影响的影响。0-20cm、40-60cm有效性Mg~(2+)利用高斯模型进行拟合效较好,20-40cm有效性Mg~(2+)利用球状模型进行拟合效果较好;有效性Mg~(2+)变程均小于30m的采样间距,说明30m的采样间距能够准确反映该区域有效Mn~(2+)的空间变异规律;三个层面有效性Mg~(2+)块基比均75%,说明空间相关性较弱。0-20cm、20-40cm土壤有效Cu~(2+)利用指数模型进行拟合效较好,20-40cm土壤有效Cu~(2+)利用球状模型进行拟合效果较好;40-60cm土壤有效Cu~(2+)变程超过30m的采样间距,说明30m的采样间距不能准确反映该层面有效Cu~(2+)的空间变异规律,0-20cm、20-40cm土壤有效Cu~(2+)变程小于30m的采样间距;采样土层有效Cu~(2+)块基比均75%,说明空间相关性较弱。有效Zn~(2+)利用指数模型进行拟合效较好;20-40cm、40-60cm土壤有效Zn~(2+)变程均超过30m的采样间距,说明30m的采样间距不能准确反映该区域效Zn~(2+)的空间变异规律,0-20cm土壤有效Zn~(2+)变程小于30m的采样间距;采样土壤有效Zn~(2+)块基比均75%,说明空间相关性较弱。 30m的采样间距在部分元素的部分土层并不适用,不能准确反映该元素的空间变异规律,如0-20cm土壤有效N、有效P和有效Mg~(2+)的全部采样层,0-20cm、40-60cm土壤有效K,20-40cm、40-60cm土壤有效Mg~(2+),20-40cm土壤有效Ca~(2+)、有效Zn~(2+),20-40cm、40-60cm土壤有效Ca~(2+)。30m的采样间距不适用比例占55%,说明需要扩大采样间距。 在采样土壤0-20cm、20-40cm、40-60cm三层有机质中,含量大于32.7g/kg的区域集中于克里格图的西部和中部偏西的区域。这些区域的含量较高可能是因为这些区域坡度较小,部分为洼地,利用有机质的集聚;含量小于32.7g/kg的区域与其坡度较大,存在一定水土流失有关系。有效N在三层采样土壤中集中度不一致。0-20cm集中分布于西北部、西南部,20-40cm分布较为一致,无明显集中,40-60cm主要集中于中部区域,这一方面说明有效N有较强的空间异质性,但具体原因需要深入探讨。有效P含量大于0.02g/kg的区域在0-20cm集中于采样区的西北部,中部偏南区域,与20-40cm的分布情况相一致,说明磷元素在空间中的分布相对稳定,在土层中的游离性较弱。有效K含量大于0.77g/kg的区域0-20cm集中于采样区西部和东南部、在20-40cm集中于西南、中南、东南部,呈现三个点状集中区域、在40-60cm集中于西南、中部、东南部,三层具有一定的稳定性。 有效性金属元素与成土母质有着密切的关系。有效Ca~(2+)含量大于0.141g/kg的区域主要集中于0-20cm的中部偏南区域,20-40cm的西北部,呈现单一点状分布,整体含量较少,40-60cm的中偏南和东南区域,三层分布并不一致。有效Mg~(2+)含量较大的区域主要集中20-40cm、40-60cm土层的东南部,呈现单一点状分布,整体含量较少,0-20cm普遍较多,无明显集中分布,三层分布并不一致。有效Mn~(2+)含量大于20.072g/kg的区域主要集中于0-20cm、20-40cm40-60cm土层的西南部区域,三层分布比较一致。有效Cu~(2+)含量大于0.270g/kg的区域主要集中于0-20cm、20-40cm、40-60cm的中部区域,三层分布相对一致,0-20cm土层分布相对更为分散。有效Zn~(2+)含量较大区域主要集中于0-20cm土层的西部区域,20-40cm土层的西部和中部,40-60cm土层的西部和东南区域,三层分布比较一致。三层分布的一致性差异较大,可能跟具体元素的活性以及成土母质的分解过程等多种因素有关,具体问题还应具体分析。
【学位授予单位】:福建农林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:S792.39

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9 德州市农业局土肥站 曲善功 刘忠海;提高土壤肥力 促进作物增产[N];山东科技报;2008年
10 ;识别土壤肥力方法[N];陕西科技报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 解迎革;多石质林地土壤电阻率特性及持水性能研究[D];西北农林科技大学;2012年
2 王成;长三角地区土壤—小麦系统微量元素迁移的地球化学特征[D];南京大学;2013年
3 丛伟;丛枝菌根真菌和盐胁迫对硒在土壤—植物系统中迁移的影响[D];西北农林科技大学;2011年
4 闫峰;影响土壤中Cr(Ⅵ)吸持与Cr(Ⅲ)氧化的主要土壤理化性质分析[D];西北农林科技大学;2010年
5 缪德仁;重金属复合污染土壤原位化学稳定化试验研究[D];中国地质大学(北京);2010年
6 巫杨;几种典型抗生素药物在水体及土壤中的环境行为及呼吸抑制的研究[D];东华大学;2011年
7 张静;陕北农牧交错带荒漠化土地植被恢复重建过程土壤效应研究[D];西北农林科技大学;2010年
8 丛鑫;农药污染场地中有机氯化合物的分布及其修复研究[D];中国矿业大学(北京);2009年
9 熊春红;基于GIS和数据挖掘技术评价江西主要茶区土壤和茶鲜叶重金属状况及其预测[D];南昌大学;2011年
10 李文西;苏丹草—黑麦草轮作制中连续施肥对饲草生长与土壤肥力的影响[D];华中农业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吉艳芝;施肥对落叶松人工林土壤肥力及生理活性影响的研究[D];东北林业大学;2002年
2 孟立君;设施不同种植年限土壤酶活性及其与土壤肥力关系的研究[D];东北农业大学;2004年
3 刘丽华;GIS支持下乡镇域耕地土壤肥力的综合评价[D];福建农林大学;2004年
4 倪丽佳;地膜覆盖对重金属在土壤—农作物体内迁移的影响[D];浙江工业大学;2010年
5 孙媛媛;几种调理剂对土壤砷形态及生物有效性的影响研究[D];中国农业科学院;2011年
6 徐霞;重庆市生态修复示范区退化生态系统景观评价与土壤肥力质量分析[D];西南农业大学;2004年
7 张有利;侵蚀退化赤红壤不同生态恢复措施土壤肥力的变化[D];福建农林大学;2005年
8 王芳;有机物料对渭北旱塬土壤肥力特性的影响[D];西北农林科技大学;2010年
9 孙海;人参土壤主要养分及酶活性研究[D];中国农业科学院;2010年
10 莫琼;等高绿篱—农业复合系统土壤CO_2和N_2O排放特征[D];华中农业大学;2010年
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