兰陵溪小流域茶园坡面养分分布特征与空间异质性

论文摘要

以茶园为主的退耕还林地是库区除林地以外的第二大土地利用类型,茶园的管理已经影响到库区水体的质量,如何有效耕作与施肥,既保证茶园高产,又不因水土流失,导致养分流失,使库区水体受到污染,已经成为共同关注的问题。研究茶园土壤养分空间变异性,是实现作物区域性生产力精准化管理的重要前提,为有效控制农业非点源污染提供理论基础,实现茶园科学合理施肥与分区管理,为建立茶园土壤养分管理系统提供科学依据。长期以来,有关茶园养分空间变异性研究很少,用地统计学在小尺度上研究几乎是一片空白。因此,本文预利用传统统计方法和地统计学,探讨兰陵溪小流域茶园土壤各种养分的坡面分布规律与空间变异性,得到如下一下结论：在坡面水平与垂直方向上,土壤养分变化如下：土壤全磷（TP）：养分含量在坡面分布呈现明显的坡顶到坡底依次降低趋势,即上坡位>中坡位>下坡位。土壤TP含量在垂直分布上不同坡位均随着土层的加深逐渐降低。在上坡位,各层差异不显著,随着坡位降低,即在中坡位和下坡位,各层差异变化逐渐达到显著。土壤有效磷（AP）：土壤养分在坡面分布以及垂直分布与TP呈相同的分布规律,即从坡顶到坡底依次降低,为上坡位>中坡位>下坡位。土壤AP含量在垂直分布上不同坡位也呈表层到底层依次递减趋势,中坡位变化较上、下坡位更显著。土壤有机质（OM）：土壤养分坡面分布表现为明显的坡顶流失,坡底富集现象,土壤OM与磷素出现相反趋势,即为下坡位>中坡位>上坡位。在垂直分布上,不同坡位整体趋势为递减状态,表层高于底层,但会出现锯齿状分布,不同层次变化较为平缓,下坡位差异显著性较上、中坡位大。土壤全氮（TN）：表层分布不均,无明显规律,底层则出现明显坡底富集、坡顶流失现象,与OM变化一致,即下坡位>中坡位>上坡位,且坡面各坡位分布差异显著。在垂直分布上,土壤TN在不同坡位上随着土层的加深,也表现为逐渐降低的趋势。从坡顶到坡底,土壤全氮含量在各层分布逐渐出现显著性差异,表现为坡底养分的不均匀性。在整个坡面,土壤养分垂直分布表现为反“J”型。土壤铵态氮（NH4+-N）：养分水平分布也表现为从坡顶到坡底依次降低趋势,在垂直分布上,坡面不同坡位有显著差异,各层分布也为锯齿型,变动较大。土壤硝态氮（NO3--N）：养分水平分布没有明显规律,在垂直分布上,各坡位均在2-3层出现最大值,分布呈现明显的锯齿状。土壤pH：在水平分布上,土壤pH变化较均匀,从坡顶到坡底没有明显的累积或流失现象,变化不明显,分布较均衡。在垂直分布上,第2层最低,随着土层的加深,值逐渐变大。在不同坡位有相同变化趋势,分布均为“J”型,但第1层变化略有差异,其余均呈现为从表层到底层依次升高趋势。1)在坡面尺度上土壤养分空间变异性分析：土壤全量（TP、TN）和pH变异系数均较小,为弱变异；土壤OM为强变异。而速效养分（AP、NH4+-N）表现有一定差异：AP为强变异；而NH4+-N变异系数0-5cm和10-20cm表现为中等强度变异,底层等均为弱变异。土壤TP以球状模型模拟效果最好,不同土层变程分别为10-20cm（81.00m）>40-60cm（71.00m）>20-30cm（69.65m）>30-40cm（64.36m）>5-10cm（51. OOm）=0-5cm（51.00m）。表层（0-20cm）C0/C0+C值在0.25～0.75之间,为中等程度空间相关性,而底层（20-60cm）则为强空间相关性,即表层空间自相关距离较底层小,随着土层的加深,空间相关性依次增大。土壤AP与TP一样,均以球状模型模拟效果最好,不同土层变程分别为40-60cm（29.41 m）>30-40cm（25.02m）>20-30cm（24.97m）>0-5cm（23.38m）>10-20cm（21.0 0m）>5-10cm（20.97m）,变程随着土层的增加逐渐增大。AP各层均为强空间相关性,除5-1Ocm、10-20cm两层值为0.038、0.058,其余均小于0.005。土壤OM前三层以指数模型,后三层以球状模型模拟效果好,变程分别为0-5cm（213.00m）>10-20cm（183.60m）>5-10cm（153.00m）>40-60cm（71.00m）=20-30cm（7 1.00m）>30-40cm（31.75m）,表层变程明显大于底层,这与不同模型模拟有关。各层相关性均为中等空间相关性,表层（0--10cm）空间自相关性要比底层低。土壤TN表层（0-5cm）以指数模型,第二层（5-10cm）以线性模型,底层均以球状模型模拟效果好。变程表层最大,与选择模型有关；随着土层加深,变程逐渐增大,依次为10-20cm（26.01m）、5-10cm（29.70m）.30-40cm（64.94m）、20-30cm（65.24m）、40-60cm（66.35m）。表层土壤TN自相关性表现为：0-5cm（0.498）、10-20cm（0.400）为中等空间相关性；而5-10cm,全氮在整个尺度上有恒定的变异,没有空间相关性；底层均为强空间相关性,且依次增强。土壤NH4+-N从表层到底层,依次以指数、球状模型交叉出现,变程波动较大,依次为213.00m、81m、213m、71m、183m、61m和81m。不同土层空间变异性表现为中等空间自相关性。土壤pH在5-10cm、10-20cm为指数模型,其余各层则以球状模型模拟效果较好。变程分别为81.00m、243.00m、213.00m、71.00m、77.10m、71.00m,且均为中等空间相关性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的和意义
• 1.3 土壤养分研究进展
• 1.3.1 坡面土壤养分分布研究进展
• 1.3.2 土壤养分垂直分布研究进展
• 1.3.3 土壤养分空间变异性研究进展
• 1.3.4 茶园土壤养分概况
• 2 研究内容与研究方法
• 2.1 研究地概况
• 2.1.1 研究区域介绍
• 2.1.2 茶园介绍
• 2.2 研究内容
• 2.3 研究方法
• 2.3.1 采样设计
• 2.3.2 样品分析
• 2.3.3 数据处理
• 2.3.4 地统计学理论知识
• 2.4 研究技术路线
• 3 结果与分析
• 3.1 茶园坡面土壤养分水平分布
• 3.1.1 土壤磷素不同坡位分布
• 3.1.2 土壤有机质不同坡位分布
• 3.1.3 土壤氮素不同坡位分布
• 3.1.4 土壤pH不同坡位分布
• 3.2 茶园坡面土壤养分垂直分布特征
• 3.2.1 土壤磷素不同坡位垂直分布
• 3.2.2 土壤有机质不同坡位垂直分布
• 3.2.3 土壤氮素不同坡位垂直分布
• 3.2.4 土壤pH不同坡位垂直分布
• 3.3 茶园坡面土壤养分空间变异性
• 3.3.1 土壤养分描述性统计分析
• 3.3.2 土壤养分空间变异性分析
• 4 结论与讨论
• 4.1 结论
• 4.1.1 茶园坡面土壤养分水平垂直分布
• 4.1.2 茶园坡面土壤养分空间变异性
• 4.2 讨论
• 参考文献
• 致谢