小尺度石漠化坡耕地土壤屬性空間變異研究.pdf

1、西南巖溶地區(qū)由于其特殊的地形和地質(zhì)構(gòu)造，坡耕地面積廣，是該地區(qū)主要土地類型，且坡耕地石漠化程度高，土壤侵蝕問題嚴重，加劇了土壤養(yǎng)分的流失，致使坡耕地土壤養(yǎng)分愈發(fā)貧瘠，土地質(zhì)量不斷退化。因此，研究巖溶區(qū)石漠化坡耕地土壤屬性的空間分異特征不僅對認識巖溶區(qū)坡耕地的土壤質(zhì)量狀況有重要意義，而且是評價巖溶地區(qū)坡耕地土壤侵蝕狀況和石漠化程度的重要依據(jù)，對于合理開發(fā)利用坡耕地具有重要作用。
　　 本研究以重慶市中梁山巖溶槽谷區(qū)石漠化坡耕地為例

2、，運用地統(tǒng)計學(xué)和GIS空間分析方法，對研究區(qū)小尺度石漠化坡耕地土壤屬性的空間變異特征進行了研究。通過對研究區(qū)表層土壤理化性質(zhì)的地統(tǒng)計分析和空間分布格局的插值制圖，來認識研究區(qū)土壤屬性的空間變異特征，并著重分析了環(huán)境因子對土壤屬性空間變異性的影響，以此揭示研究區(qū)石漠化坡耕地土壤屬性的空間變異規(guī)律，為石漠化坡耕地的合理開發(fā)利用，以及石漠化的預(yù)防治理提供參考依據(jù)。
　　 經(jīng)過在重慶市北碚區(qū)中梁山巖溶槽谷區(qū)進行實地考察，根據(jù)當(dāng)?shù)貛r溶區(qū)不

3、同的地質(zhì)、地形、植被類型、耕作程度以及基巖裸露率情況，選取不同坡向和不同耕作程度的兩塊坡耕地作為研究樣地，設(shè)置合理的樣地布設(shè)方案。根據(jù)研究目的，最終在槽谷邊緣兩側(cè)的坡耕地上各設(shè)置一個100×100m標準樣地（樣地A和樣地B）進行土壤采樣和研究。研究結(jié)果如下:
　　 對物理性質(zhì)的經(jīng)典統(tǒng)計分析表明，研究區(qū)樣地A表層土壤容重、孔隙度和粉粒的變異小數(shù)小于0.1，表現(xiàn)為弱變異性;含水率、耕層厚度、砂粒和粘粒的變異系數(shù)在0.1到1之間，表現(xiàn)

4、為中等變異性。樣地B表層土壤容重、含水率、孔隙度和粉粒的變異系數(shù)小于0.1，表現(xiàn)為弱變異性;耕層厚度、砂粒和粘粒的變異系數(shù)也在0.1到1之間，表現(xiàn)為中等變異性。對化學(xué)性質(zhì)的經(jīng)典統(tǒng)計分析表明，研究區(qū)樣地A和樣地B表層土壤的有機質(zhì)、全氮、全鉀、水解氮和速效鉀的變異系數(shù)均在0.1到0.3之間，表現(xiàn)為中等變異性;兩塊樣地表層土壤的pH的變異系數(shù)均小于0.1，表現(xiàn)出弱變異性;樣地B速效磷的變異系數(shù)1.08，是所有化學(xué)性中變異系數(shù)最大值，表現(xiàn)為極強

5、的變異性，樣地A速效磷變異系數(shù)為0.82，也表現(xiàn)出較強的變異性。整體分布上，樣地B表層土壤化學(xué)性質(zhì)的變異性強于樣地A。
　　 對小尺度下空間變異研究所需土壤樣點的合理采樣數(shù)的分析表明，基于當(dāng)前樣本數(shù)據(jù)得出的不同顯著性水平下的合理采樣數(shù)的變化很大，主要與當(dāng)前樣本數(shù)據(jù)的變異系數(shù)有關(guān)，變異系數(shù)越大，所要求的采樣數(shù)也越大。在顯著性水平為90％，精度誤差要求為10％的條件下，研究區(qū)樣地除砂粒和速效磷外，其他土壤屬性的合理采樣數(shù)基本都小于2

6、5個，證明本研究中對土壤屬性的實際測量數(shù)能夠較好的滿足土壤屬性空間變異分析的要求。
　　 對物理性質(zhì)的地統(tǒng)計分析表明，樣地A表層土壤物理性質(zhì)總體上具有極強的空間相關(guān)性，受到結(jié)構(gòu)性因素（包括氣候類型、土壤母質(zhì)、地形特征、巖層屬性、土壤類型等自然因素）的影響很強。樣地B表層土壤物理性質(zhì)的空間分布受到結(jié)構(gòu)性因素（自然因素）和隨機性因素（人為因素）的共同影響。對化學(xué)性質(zhì)的地統(tǒng)計分析表明，研究區(qū)樣地除水解氮外，絕大部分土壤化學(xué)性質(zhì)空間相關(guān)

7、性較強，說明研究區(qū)內(nèi)結(jié)構(gòu)性因子，如坡度、坡位、坡向等地形因子及巖層性質(zhì)等對土壤化學(xué)性質(zhì)的空間變異性產(chǎn)生重要影響作用。
　　 對空間分布特征的分析表明，樣地A和樣地B表層土壤物理性質(zhì)呈現(xiàn)出不同的空間分布格局。對于樣地A，表層土壤的含水率和耕層厚度表現(xiàn)出相似的空間分布特征，從坡頂?shù)狡碌?，其含量逐漸上升，與坡地等高線的分布一致;容重、孔隙度、砂粒、粉粒、粘粒的空間分布特征則表現(xiàn)出斑塊性，可能與不同局部地形的影響有關(guān)。對于樣地B，表層土

8、壤的含水率、孔隙度和耕層厚度也表現(xiàn)出較為相似的分布特征，從坡頂?shù)狡碌?，含量依次上?容重則相反，從坡頂?shù)狡碌椎暮恳来螠p少;而粉粒和粘粒的空間分布較均勻，空間變異相對較小。樣地A和樣地B表層土壤化學(xué)性質(zhì)也表現(xiàn)出不同的空間分布特征。對于樣地A，pH的空間分布表現(xiàn)為斑塊狀;有機質(zhì)從坡頂?shù)狡碌?，大致沿南北方向，含量逐漸降低;全氮和水解氮的空間分布較為均一，變異較小;全鉀和速效鉀表現(xiàn)為條帶狀，從坡頂?shù)狡碌?，含量逐漸降低;全磷和速效磷的空間分布較

9、為相似。對于樣地B，pH和有機質(zhì)，從樣地坡面左上角坡頂?shù)接蚁陆瞧碌?，沿東西方向呈條帶狀分布，含量逐漸上升;全氮和全鉀表現(xiàn)為斑塊狀分布;全磷和速效磷的分布特征與pH和有機質(zhì)的分布特征相反，從左上角坡頂位置到右下角坡底位置，沿東西方向呈條帶狀分布，且含量逐漸降低;水解氮的分布較為均一;而速效鉀從沿坡面從坡頂?shù)狡碌祝恐饾u降低?？傮w上來看，樣地A和樣地B表層土壤化學(xué)性質(zhì)的空間分布變異性較強，分布特征各不相同，受自然因素等結(jié)構(gòu)性因子影響較大，

10、同時，也受到一定程度的人為因素的影響。
　　 對環(huán)境因子與土壤屬性之間的多元統(tǒng)計分析表明，通過RDA排序分析，結(jié)果顯示不同環(huán)境因子對樣地A土壤理化性質(zhì)的空間分布有不同程度的顯著性影響，影響程度大小依次為:坡位＞巖層走向和傾向＞坡向＞植被覆蓋率＞基巖裸露率＞坡形＞巖層傾角＞植被和作物類型＞坡度＞耕作程度，坡位是研究區(qū)樣地A表層土壤理化性質(zhì)空間變異的最主要環(huán)境制約因子。環(huán)境因子對樣地B土壤理化性質(zhì)的影響程度大小依次為:坡位＞坡形＞耕