张伟

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喀斯特峰丛洼地土壤养分空间分异特征及影响因子分析
张 伟1,2,陈洪松1,王克林1,苏以荣1,张继光1,2,易爱军1
(1中国科学院亚热带农业生态研究所,长沙 410125;2中国科学院研究生院,北京 100049)
摘要:【目的】研究典型喀斯特峰丛洼地系统土壤养分的空间分异特征,并探讨土地利用方式和地形因素对土壤养分的影响.【方法】采用网格和线形取样,利用经典统计方法,对土壤有机碳,全氮,全磷,全钾,碱解氮,速效磷,速效钾,pH值和C/N等进行了研究.【结果】土地利用方式是影响土壤有机碳,全氮,全磷,全钾,碱解氮,速效磷等养分含量的主要环境因子.其中有机碳,全氮,碱解氮含量随着土地利用强度的增加而降低.受施肥影响,耕地土壤的全磷和速效磷含量较高,全钾含量在各土地利用类型间则无明显差异;地形因子对有机碳,全氮,全磷,碱解氮,速效磷,速效钾和pH值有显着影响,其中立地因子对速效钾影响较大,高程因子对pH值影响较大.各因子对土壤C/N均没有显著影响.【结论】耕作对喀斯特脆弱生态系统土壤具有重要影响,是造成土壤养分流失,退化的主要原因.建议在喀斯特地区进行农业生产时应加强有机肥的施入.
关键词:喀斯特;峰丛洼地;土壤养分;土地利用方式;地形因子;土壤有机碳
The Heterogeneity of Soil Nutrients and Their Influencing Factors in Peak-Cluster Depression Areas of Karst Region
ZHANG Wei1,2, CHEN Hong-song1, WANG Ke-lin1, SU Yi-rong1, ZHANG Ji-guang1,2, YI Ai-jun1
(1Institute of Subtropical Agriculture, The Chinese Academy of Sciences, Changsha 410125; 2 Graduate School of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049 )
Abstract:【Objective】In selecting a typical peak–cluster depression in karst region in Northwest Guangxi, we have evaluated the effects of land use and topographic factors on soil nutrients.【Method】Grid and line sampling methods were used to sample soils respectively, and classical statistical tools were applied to analyze the spatial variability characters of soil organic carbon (SOC), total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), total potassium (TK), available nitrogen (AN), available phosphorus (AP), available potassium (AK), pH, and C/N. 【Result】 Land use was the dominant factor that affected SOC, TN, TP, TK, AN and AP. SOC, TN, AN decreased with the increase of land-use intensity. Due to the difference of fertilizer input, TP and AP in tillage field were higher than the other land-use type. TK had no obvious change trend among various land-use types. Topographic factors had a significant effect on SOC, TN, TP, AN, AP, AK and pH. Habitat factor was the dominant factor that affected AK, and altitude factor was the dominant factor for pH. However, all of these factors had no significant effect on C/N.【Conclusion】Tillage practice had important effect on soil nutrients loss and soil degradation in the fragile karst ecosystem. An increased input of organic manure in this region is recommended.
Key words: Karst; Peak-cluster depression; Soil nutrient; Land-use type; Topography factors; Soil organic carbon
0 引言
【本研究的重要意义】土地利用变化是全球变化
的重要组成部分,它直接影响着人类的身体健康,生物多样性,水土质量以及地表径流和沉降速率等环境问题和自然过程[1].土地利用变化引起的陆地生态系统类型转变对于全球碳循环有着极其重要的作用[2],主要表现为陆地生态系统的"碳失汇"和系统内CO2的释放[3].作为土壤碳库最重要的组成部分,土壤有机碳与土地利用变化的关系也倍受人们关注.有关研究表明在自然植被向农田转变过程中,砍伐和耕作技术通常会导致土壤有机质的显著下降[4～6],土壤变化呈"碳源"趋势[6],而且还往往伴随着土壤养分的流失和土壤质量的退化,影响生态系统的演替方向和演替序列.碳酸盐岩是全球最大的碳库[7],在中国西南部广泛分布,由于特殊的地质背景和湿润的气候,形成了其特有的地貌形态—喀斯特地貌.喀斯特地区因为环境的脆弱性和易伤性,与黄土,沙漠,寒漠并列为中国的四大生态环境脆弱区[8].近年来随着喀斯特区人口的迅速增加,社会经济的发展,土地利用变化对喀斯特区的土壤性质乃至全球的碳循环必将产生重要影响.【前人研究进展】土壤性质的空间异质性普遍存在[9],在不同尺度影响土壤性质的主要因素不同,一般认为在区域尺度上气候和土壤母质是影响土壤空间异质性的主要因素[10].而在小流域尺度,土地利用变化对土壤理化性质有显著影响[10~12],而且不同的地形部位,这种影响的程度存在差异[13].这说明土地利用方式对土壤性质的影响程度与当地的环境因素密切相关.以往对喀斯特地区的研究表明土壤的理化性质随着土地利用方式的变化而变化[14~16],植被的不同演替阶段对土壤容重,孔隙度,有机质,pH值等理化性质也有重要影响[17].【本研究切入点】但是对地形因素和土地利用方式的综合探讨相对较少.【拟解决的关键问题】本文以桂西北环江县典型峰丛洼地为例,探讨了土地利用方式和地形因素对土壤养分空间分布的影响,以期为喀斯特生态系统的恢复重建以及农业生产提供参考.
1 材料与方法
1.1 研究区概况
研究区位于广西省环江毛南族自治县下南乡古周村(24°54′42.6"～24°55′17.8"N,107°56′48.1"～107°57′28.5"E),该区为典型喀斯特峰丛洼地景观,属亚热带季风气候区,多年平均气温16.5～20.5℃,多年平均降雨量为1 389.1 mm,雨季平均持续130～140 d,主要集中在4～9月,尤以6月中旬至7月中旬最多,常出现涝灾;10月至次年3月为旱季,又常受到干旱威胁.研究区地形起伏较大,最低点海拔376 m,最高点海拔816 m.土地总面积186.7 ha,其中耕地17.3 ha.研究区土壤主要为碳酸盐岩发育的石灰土,土质较粘重,土被分布极不均匀,基岩广泛出露,特别是坡地平均裸岩率达70%以上,植被退化较为严重,森林覆盖率仅为13%.
根据人类的干扰程度将研究区的土地利用类型分为4种,分别为:自然坡地,撂荒地,木豆-板栗地和耕地.自然坡地是人类干扰最小的土地系统,一般坡位较高,植被主要为次生灌木和藤本;撂荒地为原来有过耕种历史,后来被撂荒的坡耕地,坡位也较高,撂荒时间多为10年左右,主要植被为先锋树种和草本;木豆-板栗地为原来有过耕种历史,后来发展为板栗和木豆经济林模式的坡耕地,多位于坡脚部位,退耕时间较晚,板栗和木豆种植历史约为3～4年,尚未成林;耕地种植的主要作物为玉米,牧草和大豆,均有较长的耕作历史.研究区耕地管理以农户为基本单位,每年11月底普遍对玉米地和大豆地进行翻耕,次年3月份普遍施用农家肥和尿素.其中玉米地农家肥的施用量约为15 000 kg·ha-1,尿素的施用量约为275～300 kg·ha-1,此外还施用少量钙镁磷,过磷酸钙或氯化钾等化肥,施用量因农户而异.大豆地普遍施用草木灰和人粪尿,施用量约为3 000 kg·ha-1,玉米地在轮作大豆时也施用草木灰和人粪尿,施用量和大豆地相似.牧草地施肥情况与玉米地相似,施用农家肥和化肥,但一般不施用草木灰和人粪尿,每年也不进行翻耕.木豆-板栗地视农户的重视程度,每年仅施用少量农家肥和尿素,施用量仅为5 000和100 kg·ha-1.
1.2 采样方法与样品分析
样本点的布设采用规则网格和线形(链形)相结合的方法(图1),在洼地和坡脚采用网格取样,取样间隔20 m,共设置528个样本点.沿坡面采用线形取样,取样间隔10 m,样线的选择尽量穿过不同的植被类型,使之能够反应研究区坡地不同土地利用类型的养分特征.结合研究区形状,坡地样线设置为对称的"U"形(图1),共两条,73个样点(不包括同网格重合的样点).用测绳和GPS测定并记录每个样本点的位置,并用长约80 cm宽8 cm的竹签标记.于2004年1月20～25日进行采样,采样时在每个竹签周围2 m范围内随机采取5个样本,混合后代表该样点土样.每个样本采取0～15 cm的表层土壤,并详细记录该样点的土地利用方式,植被类型,耕作制度,裸岩率(岩石出露率)等环境信息,其中裸岩率以样点周围2 m范围内岩石出露面积估算.坡地的样点还要记录每个样点的坡度,坡向,海拔高度和土层厚度等地形信息.
图1 研究区土壤样点分布图
Fig.1 Soil sampling locations in Guzhou catchment
土壤样品室内分析指标分别为有机碳(SOC),全氮(TN),全磷(TP),全钾(TK),碱解氮(AN),速效磷(AP),交换性钾(AK)和pH值.其中有机碳采用重铬酸钾氧化-外加热法测定,全氮使用碳氮仪测定,全磷采用NaOH熔融-钼锑抗显色-紫外分光光度法测定,全钾采用NaOH熔融-原子吸收法测定,碱解氮采用碱解-扩散法测定,速效磷采用0.5 mol·L-1 NaHCO3提取-钼锑抗显色-紫外分光光度法测定,速效钾采用NH4Ac浸提-原子吸收法测定,pH值采用电极电位法测定.
样本数据的分析主要采用独立样本的t检验,因子分析,相关分析,单因素方差分析(ANOVA)和协方差分析等统计学方法,统计计算均在SPSS中实 现.
2 结果与分析
2.1 坡地和洼地土壤养分比较
土壤养分在坡地和洼地两大地貌单元有明显差异.如表1所示,有机碳,全氮,全磷,全钾,碱解氮和速效钾在坡地的含量显着高于洼地,其中坡地的有机碳含量比洼地高约79.8%,全氮高75.5%,全磷高12.2%,全钾高28.2%,碱解氮和速效钾分别高68.2%和51.0%,说明坡地土壤养分状况好于洼地.速效磷在洼地的含量显着高于坡地,比坡地高约34.7%,主要与洼地的磷肥施用有关.坡地的C/N略高于洼地,但其差异并不显著,说明在坡地和洼地有机碳与全氮变化基本同步.
各土壤性质除pH值变异系数较小外,其它养分均表现为中等程度变异,其中速效磷在两种地貌单元中变异程度最大.受坡地破碎的小生境和复杂的微地貌形态影响,有机碳,全氮,全磷,碱解氮,速效磷和C/N在坡地的变异程度大于洼地.全钾,速效钾的变异系数则表现为洼地略大于坡地,可能与耕地不同地块草木灰的差异性施用有关.
表1 坡地和洼地土壤养分的基本统计特征以及样本均值的t检验
Table 1 Statistical characters and t-test of soil nutrients in slope land and depression
土壤养分
Soil nutrients
坡地 Slope land
洼地 Depression
均值差
Mean interval
显著性
Significant level
样本数
Sample size
均值
Mean
标准差
Variance
变异系数
CV(%)
样本数
Sample size
均值
Mean
标准差
Variance
变异系数
CV(%)
SOC (g·kg-1)
185
25.82
16.56
64.12
416
14.36
4.68
32.6
11.46
Sig
TN (g·kg-1)
181
3.23
1.8
55.78
414
1.84
0.56
30.79
1.38
Sig
TP (g·kg-1)
185
1.1
0.37
33.91
416
0.98
0.26
26.21
0.12
Sig
TK (g·kg-1)
185
11.41
3.19
27.97
416
8.9
2.55
28.64
2.51
Sig
AN (mg·kg-1)
184
212.25
112.22
52.87
416
126.18
39.89
31.61
86.07
Sig
AP (mg·kg-1)
185
6.88
5.67
82.42
414
9.27
4.97
53.6
-2.40
Sig
AK (mg·kg-1)
183
88.77
29.37
33.08
415
58.81
21.02
35.75
29.96
Sig
pH
185
6.81
0.26
3.88
416
6.76
0.28
4.14
0.05
Not sig
C/N
181
8.18
2.73
33.38
414
7.89
1.61
20.64
0.29
Not sig
"Sig"表示坡地和洼地养分含量有显著差异(P0.05)
"Sig" means the difference of soil nutrient in slope land and depression is significant(P0.05)
2.2 地形因子对土壤养分的影响
考虑到不同土地利用类型样本容量的对应性,对养分空间分异的分析只选择了沿坡面的两条"U"形样线,而研究区坡脚和洼地布设的网格样点不予考虑.各样点在坡面的分布如图2所示.
图2 坡面样线剖面及样点分布图
Fig. 2 Transect and sample site of sloping line
研究区地形因子对土壤养分的影响较为复杂,各地形要素(裸岩率,坡度,土被厚度,海拔)往往具有一定的相关关系.如土被较厚的地段往往具有较低的裸岩率和较小的坡度.而土被较薄的地段,坡度和裸岩率也往往很高.为了便于统计分析和解释,利用因子分析对各地形要素进行了主成分提取,经最大方差旋转后选取了两个新的因子变量(表2).第1因子主要包括了裸岩率,坡度和土被厚度的方差信息,反映了样点周围立地环境的情况,命名为立地因子.第2因子则主要包括了海拔高度的方差信息,命名为高程因子.
表2 地形要素的因子分析
Table 2 Factor analysis of topography index
地形要素
Topographic factors
立地因子
Habitat factor
高程因子
Altitude factor
裸岩率 Bare-rock ratio
0.882
0.216
坡度 Slope
0.809
0.384
海拔高度 Altitude
0.285
0.954
土被厚度 Soil deepth
-0.881
-0.248
方差贡献率
Absolute total variance (%)
57.246
29.171
如表3所示立地因子与土壤有机碳,全氮,全磷,碱解氮,速效钾和C/N值呈显著的正相关关系,相关系数介于0.332和0.641之间;与速效磷呈显著负相关,相关系数为-0.315;与土壤pH值和全钾不表现出相关关系.有机碳等养分与立地因子表现出的正相关关系可能与两方面的作用有关:一是立地因子较高(裸岩率大,坡度较陡,土被较薄)的样点往往是自然植被或撂荒地所在的点,人类干扰小,土壤有机质积累较高,相应土壤的供水供肥能力优于其它样点;二是在自然条件下石灰岩表面往往发育有苔藓等原生植物,已有研究表明其形成的土壤中有机质,全氮,全磷以及有效态的氮,钾等养分含量明显高于其它植被的土壤[14,18].土壤物质在石面的侵蚀,淋溶以及在石隙和石槽土壤的沉积可能也是高立地因子处土壤养分反而偏高的一个原因.速效磷与立地因子呈显著负相关,排除土壤侵蚀影响,可能与立地因子较低的点主要为洼地和坡脚处的耕地有关.有关研究表明,长期施用化肥和有机肥能显著提高土壤速效磷含量[19].高程因子与速效钾和pH值呈显著的正相关,相关系数分别为0.389和0.298;与全氮,有机碳,碱解氮,全磷和速效磷表现出一定的相关性,但并不显著;与全钾和C/N不表现出相关关系.pH值和速效钾与高程因子的显著相关性说明随着海拔高度的降低土壤pH值和速效钾有变小趋势.
2.3 土地利用方式对土壤养分影响
土地利用方式对土壤养分具有明显影响(表4).自然坡地的有机碳,全氮,全磷,碱解氮和速效钾明显高于其它土地利用类型,其中有机碳比耕地高234.7%,全氮,全磷,碱解氮和速效钾分别比耕地高140.2%,10.8%,181%和48.1%;撂荒地的有机碳,全氮,碱解氮和速效钾显著高于木豆-板栗地和耕地,意味着经过较长时间的撂荒后,土壤养分循环在向良性方向发展,生态系统功能逐渐恢复.木豆-板栗地的各种土壤养分(性质)含量普遍偏低,与耕地相比木豆-板栗地的有机碳,全钾,碱解氮和C/N略高,但差异不显著.速效磷在木豆-板栗地的含量显著低于耕地,主要是因为退耕后农户一般投入很少的化肥和有机肥或不再投入,速效磷迅速消耗造成的;耕地的有机碳,碱解氮,速效钾和C/N在各土地利用类型中是最低的.不过速效磷在耕地的含量显著高于其它利用类型,主要与耕地的施肥有关.全钾和pH值在不同土地利用类型间无显著差异.
表3 地形因子对坡地土壤养分的影响
Table 3 Effect of topography factor on soil nutrients in slope land
地形因子 Topographic factors
SOC (g·kg-1)
TN (g·kg-1)
TP (g·kg-1)
TK (g·kg-1)
AN (mg·kg-1)
AP (mg·kg-1)
AK (mg·kg-1)
pH
C/N
立地因子 Habitat factor
0.641*
0.555*
0.332*
-0.004
0.663*
-0.315*
0.497*
0.035
0.354*
高程因子 Altitude factor
0.187
0.177
-0.188
0.058
0.180
-0.188
0.389 *
0.298 *
0.069
*表示相关统计量检验达到显著水平(P<0.05)* Mean correlation is significant(P<0.05)
表4 不同土地利用类型对坡地土壤养分的影响
Table 4 Effect of land-use type on soil nutrients in slope land
土地利用类型
Land-use type
SOC
(g·kg-1)
TN
(g·kg-1)
TP
(g·kg-1)
TK
(g·kg-1)
AN
(mg·kg-1)
AP
(mg·kg-1)
AK
(mg·kg-1)
pH
C/N
自然坡地 Natural field
58.30 a
6.03 a
1.13 a
9.11a
424.13 a
5.92 ab
112.61 a
6.80a
10.67 a
撂荒地 Abandoned field
33.35 b
4.59 a
0.83 b
10.35a
266.66 b
5.75 ab
104.64 a
6.86a
8.39 ab
木豆-板栗地
Rehabilitated field
20.45 c
2.47 b
0.87 b
11.39a
177.21 c
4.40 b
78.91 b
6.83a
8.33 ab
耕地Tillage field
17.42 c
2.51 b
1.02 ab
11.01a
150.91 c
7.66 a
76.04 b
6.81a
7.29 b
F value
57.75*
31.40*
3.67*
2.21
55.80*
5.43*
7.27*
0.15
6.30*
*表示显著差异(P<0.05);每一列数据后相同字母表示各土地利用类型差异不显著
* Mean the difference is significant(P<0.05);Values in each column with the same letter are not significantly different among land-use type
2.4 不同影响因子对土壤养分的方差贡献
土壤养分的空间变异是非常复杂的,往往受到不同环境因素和随机因素的交互影响,因而单纯考虑地形因子或土地利用方式与土壤养分的关系就很难说明各因子对土壤养分的影响程度和影响的显著性.协方差分析可以在排除协同变量影响下,实现控制变量对观测变量作用效果的准确估计[20].在排除其它因子(立地因子,高程因子)作用后,土地利用方式对有机碳,全氮,全磷,全钾,碱解氮,速效磷,速效钾和C/N的影响达到显著水平,对pH值影响不显著(表5).其中除了速效钾外,土地利用对各养分的方差贡献均大于立地因子和高程因子,说明在坡面尺度,土地利用方式是养分空间异质性最重要的影响因子之一,它对有机碳,全钾,碱解氮和速效磷的影响甚至超过立地因子和高程因子方差贡献的总和;立地因子对有机碳,全氮,全磷,碱解氮和速效钾的影响达到了显著水平,其中对有机碳,全氮,全磷和碱解氮的影响小于土地利用方式,但大于高程因子.高程因子对土壤有机碳,全氮,碱解氮,速效磷和速效钾有显著影响,但其方差贡献均小于土地利用方式或立地因子,说明高程对这些养分的影响作用较弱,不过高程因子是惟一对pH值有显著影响的因子,其具体原因还有待于进一步的研究.值得注意的是随机误差在所有养分中均占有很大比例.随机误差反映了分析中没有加以考虑的环境因素和随机因素的影响或试验误差.分析中较大的随机误差说明研究区可能存在其它因素对土壤养分具有重要影响,如植被覆盖,土壤物理性质,地表生物量等与土壤侵蚀和养分循环密切相关的因子.
结合表3,单纯使用相关分析时,立地因子与速效磷和C/N存在显著相关关系,但排除土地利用方式影响后,立地因子对速效磷和C/N的影响显著性消失,可见立地因子与速效磷和C/N表现出的相关性主要是土地利用类型的贡献,和样点的裸岩率,坡度,土层厚度没有直接关系.结合表4土地利用方式对全钾也没有显著影响,排除地形因子影响后,土地利用方式对全钾的方差贡献也表现为显著.
表5 各影响因子对坡地土壤养分的方差贡献
Table 5 Variance ratio analysis of different factors on soil nutrients in slop land
影响因子 Impact factor
SOC
TN
TP
TK
AN
AP
AK
pH
C/N
土地利用方式 Land-use type
6.66*
4.10*
1.88*
113.52*
4.79*
2.40*
7165.69*
0.05
0.70
立地因子 Habitat factor
4.53*
3.83*
1.83*
33.12
3.62*
0.20
20675.03*
0.02
0.02
高程因子 Altitude factor
1.79*
1.04*
0.29
14.51
1.16*
1.29*
14267.49*
0.56*
0.08
随机误差 Error
6.66
8.29
6.43
946.71
5.12
18.69
64204.73
5.40
7.66
*表示影响程度显著(P<0.05)
* mean the effect of the factor is significant(P<0.05)
3 讨论
以往对喀斯特地区土壤性质的研究表明,土地利用方式变化对土壤有机碳,全氮,全磷,全钾,速效钾和pH值有重要影响[14~16].蒋勇军等研究发现林地,未利用地转变为耕地后,土壤有机质,全氮,全磷含量大幅降低,全钾,速效钾含量增加,pH值明显升 高[16],这与本研究的结果相似.在本研究中,土地利用方式对有机碳,全氮,全磷,全钾,碱解氮,速效磷,速效钾含量和C/N值均有显著影响.自然坡地和撂荒地的土壤有机碳,全氮,碱解氮和C/N明显高于板栗-木豆地和耕地.所不同的是,全磷,全钾和pH值在各土地利用类型间的变化规律并不明显,受施肥影响全磷和速效磷在耕地含量较高;但耕地中全钾的含量并没有显著偏高,略高于自然坡地和撂荒地.各土地利用类型的pH值普遍呈弱酸性,对于自然坡地和撂荒地而言可能与较高的有机质积累有关,对于耕地和退耕地而言可能与耕作以及施用化肥有关.因为强烈耕作会加速腐殖质的矿化,促进H+的释放,而施用尿素等含氨基的化肥会造成硝化作用的增强,引起H+离子的释放,降低土壤pH值[21].
有机质在喀斯特生态系统土壤的形成和演化过程中具有重要作用,有关研究表明与同纬度的地带性土壤相比,石灰土的有机质含量要高于其它土壤类 型[22].而且石灰土普遍偏粘性,在有机质含量较高情况下有利于形成较好的团粒结构,供水供肥能力较好,反之其团粒结构就失去稳定性,使土壤有效水含量和抵御水土流失能力降低[22].尽管研究区耕地每年都要施用一定数量的农家肥,但是耕地的有机碳和全氮,碱解氮等养分含量显著低于其它利用类型,说明耕地土壤养分的流失较为严重,可能与强烈的耕作和作物移出有关.大量研究表明,耕作特别是翻耕和作物移出可以造成土壤有机质的显著降低[11,12,16,23].同时土壤有机质的降低又会影响土壤的团粒结构,使土壤抵御侵蚀,淋溶的能力降低,导致耕地进入逐步退化的恶性循环.
地表特征(如石块分布,坡度)和植被覆盖对土壤的侵蚀和退化也有重要作用[24],良好的植被覆盖可以有效减小地表径流,防止侵蚀的发生[25].自然坡地和撂荒地均有良好的植被覆盖,土壤各养分含量相对较高,生态系统具备积累更多有机质和向更高层次演化的能力.耕地的植被盖度则相对较小,而且每年作物收割以后使地表直接暴露,再加上耕地土壤抵御侵蚀,淋溶的能力低下,使得耕地水土流失严重,生态系统整体表现为"碳源"趋势,不利于区域农业的健康发展,建议喀斯特区旱作耕地的管理应加大农家肥的施用.
Descroix等[24]研究发现地表石块的分布和坡度与地表径流和侵蚀呈显著的负相关关系,石块在坡面的分布可以有效防止雨滴对地表的冲击,并可以减小地表径流;石块在地表的出露是径流选择性片蚀的结果,而且这种侵蚀过程是一种负反馈过程,即随着侵蚀推进,逐渐增多石块保护性地表将会限制侵蚀的进一步发生.在本研究中,岩石出露率高,坡度较大,土层较薄的地段土壤养分反而偏高,除了与较高的植被覆盖有关外,这是不是也是喀斯特生态系统退化后的一种负反馈过程呢 当然喀斯特地区石山的地表特征远较其它地区复杂,不能单纯用Descroix等的理论进行解释,其具体的原因还有待于进一步的研究.
4 结论
4.1 受洼地强烈的耕作影响,土壤有机碳,全氮,全磷,全钾,碱解氮和速效钾在洼地的含量显著低于坡地.受磷肥的施用影响,速效磷在洼地的含量显著高于坡地.pH值和C/N在洼地和坡地没有显著差异.有机碳,全氮,全磷,碱解氮,速效磷和C/N在坡地的变异程度大于洼地,主要与坡地破碎化的小生境以及复杂的地形地貌有关.全钾,速效钾的变异系数则表现为洼地略大于坡地,可能与草木灰在洼地的差异性施用有关.
4.2 土地利用方式是有机碳,全氮,全磷,全钾,碱解氮,速效磷等养分含量空间异质性的主要影响因素.其中有机碳,全氮,碱解氮含量随着土地利用强度的增加而降低.受施肥影响,耕地土壤的全磷和速效磷含量较高.全钾在各土地利用类型间则无明显变化规律.
4.3 地形因素对有机碳,全氮,全磷,碱解氮,速效磷,速效钾和pH值有显著影响.立地因子与土壤有机碳,全氮,全磷,碱解氮和速效钾等养分含量呈显著正相关,说明立地因子高(裸岩率大,坡度较陡,土被较薄)的点上述养分含量也较高.高程因子对各养分的影响均较小,不过高程因子是惟一对pH值有显著影响的因子,土壤pH值随着海拔的升高有增大趋势.各地形因素对土壤养分的影响机理还有待于进一步的研究.
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(责任编辑 李云霞)
中 国 农 业 科 学 39卷
9期 张 伟等:喀斯特峰丛洼地土壤养分空间分异特征及影响因子分析
中国农业科学 2006,39(9):1828-1835
Scientia Agricultura Sinica
收稿日期:2006-01-17;接受日期:2006-05-31
基金项目:国家自然科学基金项目(40501034);中国科学院知识创新工程领域前沿项目(01200220055413)
作者简介: 张伟(1979-),男,河北邯郸人,硕士研究生,研究方向为自然地理要素的空间格局与过程.Tel: 0731-4615235; E-mail: zhungwey@163.com.通讯作者陈洪松(1973-),男,湖北通山人,副研究员,博士,研究方向为土壤物理与水土保持.E-mail: hbchs@isa.ac.cn
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9期 张 伟等:喀斯特峰丛洼地土壤养分空间分异特征及影响因子分析 1835
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