四川西部近30a土壤碳氮磷化学计量变化特征及其影响因素

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土壤碳、氮、磷作为重要营养元素和生态环境因子,其化学计量比是反映土壤内部碳、氮、磷循环的重要指标,准确了解土壤碳、氮、磷含量和化学计量比的时空变化特征及其影响因素,在应对全球气候变暖和生物地球化学循环等方面具有重大意义。本研究基于四川西部1980s第二次土壤普查的1617个土壤表层样点和2010s实地采样的1700个土壤表层样点,以地统计学为依据,运用GS+和Arc GIS10.4预测研究区1980s和2010s土壤碳、氮、磷含量和化学计量比的空间分布特征,并结合30a间研究区气温、降水量、土壤类型、氮磷肥施用量数据,运用描述性统计分析和方差分析探讨研究区土壤碳、氮、磷含量和化学计量比空间变异特征及其影响因素,揭示不同土地利用类型下土壤碳、氮、磷含量和化学计量比对气候变化和人为干扰的响应机制。得出以下结论:(1)四川西部1980s表层土壤有机碳、全氮、全磷均值含量分别为23.06、2.00、0.64 g/kg,2010s表层土壤有机碳、全氮、全磷均值含量分别为21.15、1.95、0.97 g/kg。研究区30a间土壤有机碳均值含量呈现下降趋势,全磷呈现上升趋势,全氮变化不明显,林草地土壤有机碳、全氮下降幅度大于耕地土壤,林草地土壤全磷上升幅度小于耕地土壤。(2)四川西部1980s表层土壤C/N、C/P、N/P比分别为11.79、48.56、4.20,2010s表层土壤C/N、C/P、N/P比分别为11.08、24.64、2.34。研究区30a间土壤C/N、C/P、N/P比均呈现下降趋势,耕地土壤与林草地土壤C/N、C/P比下降幅度相近,耕地土壤的N/P比下降幅度大于林草地土壤。(3)研究区1980s和2010s土壤有机碳、全氮、全磷和C/N、C/P、N/P比受结构性因素和随机性因素共同作用。两期土壤有机碳、全氮、全磷和C/N、C/P、N/P比均呈西北向东南递减的空间分布趋势,高值区主要分布在川西北高原,低值区主要分布在川西南山地区和盆周山地区。(4)30a间研究区土壤有机碳、全氮的下降和全磷的上升与气温升高、降水量增加、氮磷肥增施有关。气温升高、降水增加会加剧研究区土壤有机碳、全氮的下降,抑制土壤全磷的积累。同时,相较于林草地土壤,耕地土壤氮、磷肥的增施会减缓土壤有机碳、全氮的下降,且对土壤全磷的积累有促进作用。(5)30a间研究区C/N、C/P、N/P比的下降与研究区有机碳、全氮的下降及全磷的上升有关。其中,全氮的下降幅度明显小于有机碳的下降幅度,导致C/N比呈下降趋势,而C/P、N/P比的下降则是土壤全磷含量的积累和有机碳、全氮含量的减少共同作用的结果。同时,由于耕地土壤氮肥的增施补充了部分因气温升高、降水量增大而流失掉的氮,从而导致耕地土壤C/N比下降幅度小于林草地土壤。
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