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不同类型红松林土壤物理性质及土壤有机质空间异质性研究

沈海燕  
【摘要】:土壤的水分、容重、毛管持水量和孔隙度是重要的土壤物理因子。在森林土壤中,这些因子的空间变化与有机质的空间变化一样,影响着树木的根系,进而影响林分的生长。研究这些因子的空间异质性,对深入了解树木根系的结构,变异规律和生长具有十分重要意义。为此,本次试验对原始红松林、红松人工纯林、白桦红松混交林I(红松为天然更新)、白桦红松混交林II(红松为人工造林)进行经典的统计描述和地统计进行的空间异质性分析后发现: 土壤水文物理性质和有机质在四个林型的所有土层内都存在0CV1,属于中等程度变异,在分布上,除有机质服从对数正态分布外,其他因子都服从正态分布。根据半方差图,确定各林型土壤水文物理性质和有机质的理论模型,并进行参数的最优估计,发现变异函数的理论模型主要有球状模型、指数模型和高斯模型。 四个林型所有土层内的土壤水文物理性质和有机质在一定的范围内观测值之间存在着空间相关性,即存在空间变异结构特征。在0—10cm的土层内,除白桦红松混交林II的体积含水量偏基台值为0,表现出纯块金效应,以及白桦红松混交林I的总孔隙度出现块金值为0的特例之外,其他林型的水文物理性质以及有机质在这一层均有空间异质性,且基本属于中等程度的变异,空间变异随间距的增大而增大。 在10--20cm土层内,红松人工纯林的毛管孔隙度出现块金值为0的特例,其他性质在各林型中都存在较好的空间异质性,随机变异和自相关变异共同起作用构成其空间结构特征。 在20-30cm的土层中,各林型因子的变异性比较多样。在这一层,原始红松林的总孔隙度、白桦红松混交林II和红松人工纯林的有机质都出现了纯块金效应,样点间的变化很大,各个样点是随机的,不具备空间相关性,区域内样点的平均值即是最佳估计值。而原始红松林和白桦红松混交林I的毛管孔隙度在这一层块金值占得比例比较大,属较弱的空间自相关,毛管孔隙度的结构性比较差。其他林型的所有因子均有良好的空间异质性,两部分空间异质性占的比例比较接近,可以人为随机部分和自相关部分共同起作用。 由上述可见,本实验所研究地区,土壤水文物理性质与土壤有机质在不同经营类型红松林的不同土壤层次呈现出不同的空间异质性异质性状况和控制过程,为红松林的近自然经营理论提供了极为重要的科学参考。


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