青海三江源地區(qū)退化草地土壤養(yǎng)分元素的時空分異特征.pdf

1、青海三江源地區(qū)地處青藏高原腹地,是長江、黃河、瀾滄江三大河流的發(fā)源地,素有“中華水塔”之稱。青海三江源地區(qū)草地面積占整個三江源地區(qū)的65.37%。這里自然條件嚴酷,生態(tài)系統(tǒng)群落結(jié)構(gòu)簡單,系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)、能量流動緩慢,抗干擾和自我恢復(fù)能力低下,是全球生態(tài)環(huán)境最為敏感和脆弱的地區(qū)之一。草地生態(tài)系統(tǒng)是三江源地區(qū)的主體生態(tài)系統(tǒng),對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的保持具有決定性作用,而目前三江源地區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)最主要生態(tài)環(huán)境問題是草地退化。退化草地土壤中的養(yǎng)分

2、元素都有不同程度的流失,研究草地退化以后土壤養(yǎng)分元素的差異對于源區(qū)生態(tài)恢復(fù)科學(xué)決策和國家的生態(tài)安全具有重大意義。
　　 本研究所需的20世紀80年代的數(shù)據(jù)主要來自全國第二次土壤普查。另外在2009年8月和2010年9月對青海三江源地區(qū)進行野外考察和土壤樣品采樣。兩次考察最終完成100個樣點的采樣,其中2009年有44個樣點,2010年共56個樣點的采樣。對所有樣點采用挖土壤剖面的方法按間隔10cm分層取土樣直至剖面母質(zhì)層。每一層

3、取100～500g土壤樣品,共采集479個土樣。土樣裝入散裝袋,同時用GPS記錄樣點的經(jīng)緯度。土樣有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀含量的測定在中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所生態(tài)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)觀測與模擬國家重點實驗室理化分析中心完成。在全國第二次土壤普查和對青海三江源地區(qū)兩次進行野外考察和土壤樣品實地采樣的基礎(chǔ)上,運用地統(tǒng)計學(xué)和GIS技術(shù)研究了青海三江源地區(qū)1980年～2010退化草地0～10cm、10～30cm、30～50cm有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀

4、的時空分異特征。結(jié)果如下:
　　 對土壤有機質(zhì)的分析結(jié)果表明:進行特異值處理后,兩期的土壤有機質(zhì)的均值都表現(xiàn)出從表層到底層下降的趨勢。從同一土層對比來看:2010年的土壤有機質(zhì)的含量平均值及變異系數(shù)比1980年低。經(jīng)對數(shù)轉(zhuǎn)換后兩期數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布,經(jīng)過半方差函數(shù)模型的擬合得出,兩期同一層次上的塊金效應(yīng)2010年都比1980年小,表示三江源地區(qū)各分層上有機質(zhì)的空間自相關(guān)性在加強,結(jié)構(gòu)性因素對土壤有機質(zhì)的空間分布起著越來越重要的作用

5、。0～10cm的有機質(zhì)含量的變程在變小,10～30cm和30～50cm有機質(zhì)含量的變程在變大,說明表層有機質(zhì)含量的分布比底層復(fù)雜。普通克里格插值結(jié)果表明,30年來三江源地區(qū)土壤有機質(zhì)的含量變化存在地區(qū)差異,中部和東部以遞減為主,表明土壤在退化;西部、南部和北部的部分地區(qū)以增加為主,表明土壤無明顯退化。
　　 對土壤全氮的分析結(jié)果表明,進行特異值處理后,兩期的土壤全氮的均值都表現(xiàn)出從表層到底層下降的趨勢。從同一土層對比來看:201

6、0年的土壤全氮的含量平均值及變異系數(shù)比1980年低。經(jīng)對數(shù)轉(zhuǎn)換后兩期數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布,經(jīng)過半方差函數(shù)模型的擬合得出,兩期同一層次上的塊金效應(yīng)2010年都比1980年小,表示三江源地區(qū)各分層上全氮的空間分布的自相關(guān)性在加強,結(jié)構(gòu)性因素對土壤全氮的空間分布起著越來越重要的作用。兩期數(shù)據(jù)的同一層次0～10cm的全氮含量的變程在變小,10～30cm和30～50cm全氮含量的變程在變大,說明表層全氮含量的分布比底層復(fù)雜。普通克里格插值結(jié)果表明,3

7、0年來三江源地區(qū)土壤全氮的含量變化存在地區(qū)差異,南部、中部、東部以遞減為主,表明土壤在退化:西部的部分地區(qū)以增加為主,表明土壤無明顯退化。
　　 對土壤全磷的分析結(jié)果表明:進行特異值處理后,兩期的土壤全磷的均值都表現(xiàn)出從表層到底層下降的趨勢。從同一層次對比看出:2010年全磷的含量均比1980年低;0～10cm層全磷含量的變異系數(shù)增大,10～30cm、30～50cm層全磷含量的變異系數(shù)都減小。經(jīng)對數(shù)轉(zhuǎn)換后兩期數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布,經(jīng)

8、過半方差函數(shù)模型的擬合得出,兩期同一層次上的塊金效應(yīng)2010年都比1980年小,表明全磷的空間自相關(guān)性加強,結(jié)構(gòu)性因素對土壤全氮的空間分布起著越來越重要的作用。2010年全磷在三個分層上的變程比1980年小,說明30年來全磷含量在三個分層上分布的均一性減弱,在小范圍內(nèi)的變異加強。普通克里格插值結(jié)果表明,30年來三江源地區(qū)土壤全磷的含量變化存在地區(qū)差異,南部、中部遞減的最為明顯,表明土壤在退化。
　　 對土壤全鉀的分析結(jié)果表明:進

9、行特異值處理后,1980年全鉀含量的均值在三個分層上先降低后升高,2010年全鉀含量在三個分層上先升高后降低。從同一層次對比看出:2010年全鉀的含量均比1980年高;2010年的土壤全鉀的變異系數(shù)均比1980年小。經(jīng)對數(shù)轉(zhuǎn)換后兩期數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布,經(jīng)過半方差函數(shù)模型的擬合得出,0～10cm的塊金效應(yīng)在增加,10～30cm和30～50cm的塊金效應(yīng)在降低。說明表層全鉀含量的空間分異性越來越受到如施肥、耕作措施、種植制度等各種外在因子的影