岩溶区坡耕地土壤养分空间变异和其影响因子研究

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1、岩溶区坡耕地土壤养分空间变异和其影响因子研究摘要对重庆市北踣区中梁山坡耕地上的100mXlOOm标准样地进行网格取样，利用地统计学方法分析了25个土壤样品的有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾等7种土壤养分的含量。结果表明：试验样地中有机质、全磷、全钾和速效钾具有较强的空间相关性，速效磷具有中等的空间相关性，全氮和碱解氮的空间相关性较弱。在试验样地的不同坡位上，各土壤养分的空间分布具有不同的特征，其中有机质、碱解氮、全磷和速效磷在坡顶、上坡和中坡位置含量较高；全氮、全钾和速效钾在坡底含量较高，往坡顶逐步降低。对土壤养分

2、和环境因子的相关性分析表明：全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾的空间变异主要受环境因子中地质、地貌、土层厚度等结构性因子的影响，而有机质的空间变异主要受植被种植类型、耕作程度等随机性因子的影响。关键词坡耕地；土壤养分；地统计学；空间变异；环境因子；岩溶区中图分类号S159文献标识码A文章编号1007-5739(2013)07-0229-04土壤作为一个时空连续的变异体，具有高度的空间异质性。不论在大尺度上还是在小尺度上，土壤的空间异质性均存在［1-2］o由于受到成土母质、气候、生物、地形、时间等自然因素以及人为因素的共同作用

3、，不同地区的土壤具有许多不同的土壤特性，并且具有高度的空间变异性［3］。大量研究表明，土壤养分具有空间自相关性，其空间变异性会因土壤养分的种类、研究区尺度和采样方法的不同而产生较大变化，利用地统计学方法的变异函数来拟合土壤养分空间变异模型，并以此为基础利用ArcGIS地统计模块的Kriging插值来进行土壤养分的空间变异模拟和分析，取得了许多重要的研究成果［4-8］o国内研究者们借此已经从不同尺度研究了黄土高原小流域［9］、干旱荒漠区［10］、长三角地区［11］、太湖流域［12］、红壤区［13］、紫色土区［14］等土壤养分的时空变

4、异特征。相对来说，对于西南岩溶地区土壤养分空间变异性的研究就显得较为薄弱。张伟等［15］利用地统计学方法研究了典型喀斯特峰丛洼地坡面土壤相关属性的空间变异特征。蒋勇军等［16］从流域尺度利用地统计学方法，研究了云南小江流域土壤相关属性的时空变异规律及影响因素，结果表明喀斯特地区土壤各养分的空间变异程度都较高。但专门针对西南岩溶地区坡耕地土壤养分空间变异性的研究却少见报道。本文以重庆市中梁山为例，运用地统计学和GIS相结合的方法，分析了该地区小尺度下坡耕地土壤养分的空间变异性，并总结了环境因子对其变异性的影响，为该地区土壤质量评估和

5、石漠化预防治理提供参考意见。1区域概况与研究方法1.1研究区概况研究区位于重庆市北硝区中梁山，属于中亚热带湿润季风气候，年均温度18°C,海拔500〜700m,年均降水量1000mm左右。其地貌类型受地质构造和岩性的强烈控制：坚硬的砂岩形成陡峻的两翼，由紫色页岩组成的轴部构成波状起伏的丘陵地形，二者之间由灰岩组成，经岩溶作用后形成岩溶槽谷，组成“一山两槽三岭”的构造地貌局格。试验样地位于岩溶槽谷和山岭交接的坡耕地上，土壤发育的地质背景是三叠纪嘉陵江组的岩溶角砾状白云质灰岩。受海拔和地形的限制，农民开垦的耕地则主要分布在山腰、山脚和

6、谷底，地块面积很小、坡体较短、坡度相差悬殊；而且在同一地块里坡度不均一，变化很大。由于该山体的坡向与岩层的坡向基本一致，水分易沿岩层面及节理流动，不断对石灰岩进行溶蚀，形成石芽、溶沟及溶蚀孔洞，残积的黄色黏土就停积在这些沟、孔、穴中；土壤四周有石芽、石块围绕，如装在石碗中的土一样，当地群众称为'‘碗碗土"[17]。1.2土壤样品采集及测定于2012年10—11月进行土壤养分的空间分布定点取样，在槽谷边缘坡耕地上设置1个100mXlOOm标准样地,以20mX20m的网格间距布设采样地块25个，每个地块取5个土样混合均匀后，代表该样点

7、的土样，共计得到25个土样。由于采样地石漠化程度高，坡度大，土层厚度较薄，采样时取0〜20cm表层土壤来进行室内理化分析。土壤有机质用重辂酸钾容量法-外加热法测定，全氮用半微量凯氏法测定；全磷用NaOH熔融-钮车弟抗比色法测定；全钾用NaOH熔融-火焰光度法测定；碱解氮用碱基-扩散法测定；速效磷用0.5moL/L的NaHCO3浸提-卒目锚抗比色法测定；速效钾用中性醋酸铁浸提-火焰光度法测定。使用100m标准测量绳拉样地的过程中，观测和记录了25块20mX20m小块样地的植被覆盖率、基岩裸露率、坡度、坡向、岩层走向和岩层倾角，土壤取

8、样时对土层厚度也进行了测量。1.3数据分析土壤基本理化性质及土壤养分数据主要采用IBMSPSSStatistics19.0软件进行分析，土壤养分的空间变异采用地统计学软件GS+9.0进行地统计分析，并利用ArcGIS9.3的地统计模块进行土壤养分空