湘赣闽丘陵山区林地土壤养分特性研究

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湘赣闽丘陵山区地域辽阔,水热充沛,自然资源丰富,居于我国南方丘陵山区的核心区,区位条件优越,经济水平发达,在我国的生态环境保护与社会经济发展建设中都处于举足轻重的地位。但该区地形起伏,多山地丘陵,土壤抗蚀性差而易发生水土流失;同时,山地过度开发带来强烈的人为干扰作用,使得湘赣闽丘陵山区又成为我国一个典型土壤生态脆弱性区域。林地在水土保持,水源涵养和生态环境改善等方面的功能显著。土壤是林地生态系统重要的组成部分,林地的土壤养分对林地生产力具有重大影响,持久地维持和提高土壤养分状况是林地生态系统稳定和林业可持续发展的重要因素。因此,探讨湘赣闽丘陵山区林地土壤养分的空间分异特征及其环境影响因素,并将其应用到指导林地的生产和实践中,会对该区域林地的生产和生态环境的保护产生积极而长远的影响。  本文通过对湘赣闽丘陵山区研究区进行样地布设与土壤采样,获得土壤样品194个,记录采样地经纬度和高程信息,植被类型、林地类型、植被覆盖度等景观信息,施肥、灌溉等人类影响因素,以及实测获得的采样地pH值信息;结合实验室分析,得出土壤有机质,总氮,速效磷,速效钾含量信息,并通过采样位置信息提取当地的降水和温度等环境信息。运用经典统计学分析方法以及修正的内梅洛综合指数法对研究区全区以及不同分类范畴下的土壤养分基本统计特征、土壤综合肥力状况、土壤空间变异性、以及土壤养分受环境因素的影响评价做了相关研究,得出主要结论如下:  (1)通过对土壤养分含量的基本描述性统计,以及对各养分含量的分级占比的计算,得出湘赣闽丘陵山区的林地表层有机质含量在我国整体处于较高的含量水平;速效磷养分整体缺乏,比我国平均水平低;土壤全氮含量处在我国的中高水平;速效钾含量处于中等偏低的水平;我国磷总体不足,水平较低;土壤pH值明显低于我国的平均水平,土壤整体偏酸性。  (2)应用修正的内梅罗指数法,进行湘赣阅丘陵山区土壤养分的综合评价上,结果显示,该区域全体及各分类范畴下的分肥力系数都是有机质最高,速效磷最低;pH值的分肥力等级都为中等;且土壤综合肥力评语都为中等。不同山区分类下综合肥力系数表现为赣闽山区>湘西山区>湘赣边界山区;随着从丘陵海拔、低山海拔到中山海拔海拔等级的升高,综合肥力系数同有机质、全氮和pH值的分肥力系数一起都不断增高;不同林地类型中,综合肥力系数表现为灌木林>阔叶林>针阔混交林>竹林>针叶林;比较天然林和人工林下的结果,除了速效磷含量以外,土壤有机质、土壤全氮、土壤速效钾及土壤pH值的分肥力系数以及综合肥力系数都是人工林低于天然林。  (3)对土壤养分的空间变异性方面的研究表明,湘赣闽丘陵山区全体及各分类范畴下的分变异系数都是速效磷最高,大多呈强变异;pH最低,大多呈弱变异。随着从丘陵到低山再到中山的海拔等级的升高,有机质与pH值的分变异系数不断减小;全氮与速效磷的分变异系数以及土壤综合变异系数不断增加。在对南方丘陵全区进行不同分类范畴的分类后,各分类范畴下的土壤综合变异系数都小于全区的综合变异系数,说明了空间变异性评价的尺度依赖性,对样本进行分类分组分析,适当的减小尺度可降低土壤养分的空间变异性。  (4)将综合变异系数与综合肥力系数结合来看,不同的山区分类下,赣闽山区具有较低的养分变异性和最高的综合肥力系数,从养分优势和养分稳定性两方面综合表明了赣闽山区较为优势的土壤肥力状况。不同林地类型分类下,针叶林不仅有最高的空间变异性,又有最低的综合肥力系数,呈现出最为劣势的土壤肥力状况;阔叶林地具有最低的养分变异性和较高的综合肥力系数,有较为优势的土壤肥力状况。天然林较人工林有较低的土壤空间变异性和较高的土壤综合肥力,有更为优势的土壤整体养分状况,对维持土壤的自肥能力方面有更大的潜力。  (5)对于通过K-S正态性检验的土壤性状及其环境因素进行经典统计分析,结果表明:1)皮尔逊相关系数显示研究区内的有机质、全氮和pH值都与海拔表现为正相关关系,而与温度平均表现为负相关关系。2)对气候、地理和植被等三个方面的环境参数进行分级归类划分后,方差分析可以显示不同等级的环境参数对其土壤养分含量造成的影响存在着显著性差异。3)逐步多元线性回归分析法表明,对有机质和全氮养分含量来说,海拔高度和温度平均是其决定性环境影响因子,其中,海拔对其含量的影响呈正相关,温度对其含量的影响呈负相关;对于pH值,只有温度平均可进入线性回归模型,可解释pH值变异比例为22.90%。
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