喀斯特森林土壤养分的空间异质性及其对树种分布的影响

以贵州省茂兰国家级自然保护区喀斯特峰丛坡面中原生性常绿落叶阔叶混交林为研究对象, 以建立的100 m × 100 m样地的群落学调查数据和基于网格取样的土壤养分数据为基础, 采用半方差函数、Kriging空间插值和典范对应分析(canonical correspondence analysis, CCA)等方法分析了喀斯特森林土壤养分的空间异质性特征及其对树种分布的影响。结果表明: 喀斯特峰丛坡面土壤养分的变异系数为10%-80%, 变异程度中等。各土壤养分指标均具有良好的空间自相关性, 其中全磷(TP)、全钾(TK)、全镁(TMg)和pH值呈强烈的空间自相关, 而有机质(OM)、全钙(TCa)、速效磷(AP)和速效钾(AK)为中等程度的空间自相关; TCa的空间变异尺度最小, OM、TP和AK的空间变异尺度较大。土壤TK、TP、TCa、TMg、AP和pH值等随着海拔高度的增加和岩石裸露率的降低而逐渐减少, OM则随着海拔高度的增加而趋于增加, 这表明喀斯特地形因子是造成土壤养分空间变异的重要因素。CCA分析表明, 土壤养分的空间变异性显著影响到群落中树种的组成与空间分布, 其中TK、TMg、pH值、TCa和OM的影响最为明显, 体现了不同植物在土壤资源利用上的生态位分化, 这有助于喀斯特森林群落物种多样性与稳定性的维持。     

喀斯特木论自然保护区土壤养分的空间变异特征

基于网格(20m×20m)采样法采集土壤样品,利用经典统计学和地统计方法分析了典型喀斯特峰丛洼地(200m×100m)土壤养分的空间变异特征.结果表明:研究区土壤pH值表现为弱变异,其他各养分指标均为中等程度变异,大小顺序为速效磷(AP)速效钾(AK)碱解氮(AN)土壤有机质(SOM)全钾(TK)全磷(TP)全氮(TN);pH半变异函数的最佳拟合模型为球状模型,TK和AK的最佳拟合模型为指数模型,其他养分指标的最佳拟合模型均为高斯模型;pH、AK的变异尺度(变程)较小,分别为58.1和41.1m,SOM、TN、TP、AN、AP的变异尺度相近,在100～150m,TK的变异尺度最大(463.5m);除研究区土壤TK、TN表现为中等的空间自相关性外,其他土壤养分指标均表现为强烈的空间自相关性.pH、AK呈零星斑块状分布,表现为高异质性;SOM、TP、TK的变化趋势较平缓,呈中间高、两边低的分布格局;AN、AP的空间分布具有显著的相似性,均随坡度的增加而呈片状上升趋势;TN的分布较特殊,呈中间低、两边高的趋势.植被、地形和高异质性的微生境是造成喀斯特木论自然保护区土壤养分格局差异的主要因素.     

种植方式和裸岩率对喀斯特洼地土壤养分空间分异特征的影响

选取桂西北典型喀斯特洼地，研究了种植方式和裸岩率对土壤养分空间分布的影响.结果表明:种植方式对土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、碱解氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)和C/N有显著影响；裸岩率对SOC、TN、TP、TK、AN、AK和C/N有显著影响，对SOC、TN、TP和AN的影响程度大于种植制度的影响，这主要与农户在裸岩率较低的地段耕作强度较大有关；木豆 板栗地的SOC、TN、TP、TK、AN、AK等含量显著高于其它种植方式，说明退耕在一定程度上有利于土壤养分的积累；受地形地貌特征和土地利用结构的影响，SOC的空间分布表现为坡脚大于洼地;AP的空间分布与SOC不同，主要受施肥影响，表现为洼地高于坡脚.     

桂西北喀斯特地区石灰土养分空间变异特征

从区域尺度出发,将整个桂西北喀斯特地区作为研究区域,以大面积野外调查采样和室内分析数据为基础,采用经典统计学和地统计学方法,探索喀斯特区域内石灰土养分的空间异质性和分布格局。结果表明:桂西北喀斯特地区石灰土pH为弱变异,其他养分变异系数为30%—75%,变异程度中等。石灰土各养分的空间变异特征不同,土壤有机质(SOM)、速效磷(AP)和速效钾(AK)的最佳拟合模型依次为球状模型、高斯模型和线性模型,pH、碱解氮(AN)、全氮(TN)、全磷(TP)和全钾(TK)的最佳拟合模型均为指数模型。SOM、AP、TN和TP表现为中等空间相关性,空间差异是由随机因素和结构性因素共同作用引起的;pH、AN、AK和TK呈弱空间相关性,空间变异主要受随机因素的控制;SOM和TN的空间变异尺度较大,pH、AN和TK的空间变异尺度最小。SOM、TN、TP和AP养分含量呈自西向东逐渐减少的趋势,pH、AN、AK和TK在区域尺度上的分布没有呈现一定的规律性。相关分析结果表明,在区域大尺度下,地形因子(如海拔、坡度和岩石裸露率等)和植被类型是影响桂西北喀斯特石灰土空间变异特征的重要因素。     

三峡库区不同植被类型土壤养分特征

通过三峡库区8个植被类型370个样地的群落调查和土壤分析,研究了不同植被类型、土壤类型、海拔对表层土壤有机质及全氮、速效磷、速效钾含量的影响.结果表明:(1)三峡库区不同植被类型土壤有机质、全氮平均含量规律为阔叶林＞竹林＞针叶林＞灌丛＞草丛,森林土壤有机质及全氮平均含量丰富;速效磷平均含量表现为草丛＞落叶阔叶林＞灌丛＞暖性针叶林＞常绿落叶阔叶混交林＞温性针叶林＞竹林＞常绿阔叶林,草丛与其他植被类型差异显著;速效钾平均含量表现为常绿落叶阔叶混交林＞落叶阔叶林＞灌丛＞针叶林＞竹林＞草丛＞常绿阔叶林,竹林、草丛、常绿阔叶林与常绿落叶阔叶混交林、落叶阔叶林、灌丛、针叶林差异显著.(2)不同土壤类型养分含量差异显著,黄棕壤中有机质、全氮含量高,分别为6.83%、0.44%,紫色土中速效磷含量高,达到54.24mg/kg.(3)随海拔升高,有机质、全氮含量呈明显增加趋势,速效磷、速效钾含量变化趋势不明显.     

北川震后滑坡体表层土壤养分的空间变化

以北川擂鼓镇凤凰山震后滑坡体表层土壤为研究对象,结合网格取样和室内分析,运用地统计学和经典统计学方法对其养分空间变化进行分析.结果表明: 研究区土壤有效磷(AP)属高变异强度,其他养分均属中变异强度.AP和土壤有机碳(SOC)的块基比分别为27.9%和28.8%,表现为中等空间相关性;土壤全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、水解性氮(AN)和速效钾(AK)的块基比分别为20.0%、24.3%、11.1%、11.2%和22.7%,均表现为强烈的空间相关性.土壤TP的变程最大,为1232.7 m;其次为AN(541.27 m)、TN(468.35 m)、TK(136.0 m)、AK(128.7 m)、AP(116.6 m)、SOC(93.5 m).各土壤养分随海拔的变化规律不明显,而从滑坡区、过渡区至未破坏区则呈明显增加趋势.其中,滑坡区表层土壤TP含量较未破坏区减少10.3%,减幅最小,而AP减幅最大,达79.7%;过渡区各养分含量占未破坏区的31.1%～87.2%,降幅最小和最大的仍为TP和AP.地震滑坡扰动是导致土壤养分空间变化的主要原因.     

喀斯特峰丛坡地不同土地利用方式下土壤N、P空间变异特征

基于网格点(5 mx5 m)采样法采集土壤样品,利用经典统计学和地统计学方法,研究了喀斯特峰丛坡地不同土地利用方式(火烧迹地、刈割地、草地、封育地)下表层(0～20cm)土壤氮、磷的空间变异特性.结果表明:研究区4种不同土地利用方式土壤全氮(TN)、全磷(TP)、速效氮(AN)、速效磷(AP)均为中等程度变异,含量分别为5.40 ～6.26 g·kg-1、1.24 ～1.44 g·kg-1、365.87～507.32 mg·kg-1、3.91 ～8.04 mg·kg-1,封育地、火烧迹地土壤质量优于草地和刈割地;4种土地利用方式中火烧AN、火烧AP、刈割AN、封育TN的半方差函数最佳拟合模型为球状模型,火烧TN、刈割TN、刈割AP最佳拟合模型为指数模型,其他指标的最佳拟合模型均为高斯模型.刈割TP、火烧TP、草地TP、刈割TN、火烧AP、草地AP、封育TP表现为强烈的空间自相关性,其他土壤养分表现为中等的空间自相关.4种土地利用类型土壤TN与AN、TP与AP具有相似的空间分布格局.火烧、刈割处理TN和AN呈凹形分布,TP和AP呈单峰分布特征,中下坡含量最高,往两端含量逐渐降低;草地TN、AN、TP、AP 4种养分含量均随着坡位的升高而降低;封育样地中4种养分呈类似凹形分布,中间含量低,两端略微升高.土地利用方式的变化改变了喀斯特峰丛坡地土壤养分质量,造成了土壤养分空间格局的变化,因此,在地形破碎、土层浅薄的喀斯特地区进行生态恢复与重建时,应采取合理土地利用方式,进行保护和适度开发,提高喀斯特退化生态系统土壤质量.     

广西木论喀斯特森林土壤养分水平与植被及地形的关系

研究了广西木论喀斯特森林原生植被和次生植被的土壤养分特征,测定了陡坡、缓坡、洼地3种主要地形内林地0～5 cm表层土壤中的有机质(SOM)、氮、磷、钾含量,以及它们在石土面、土面两类主要小生境间的差异.结果表明:林分成熟度高、优势种不明显的原生林积累了高水平的SOM,缓坡石土面最高,达345 g kg-1,洼地的含量较低,但仍在80 g kg-1以上;土壤全氮(TN)、碱解氮(AN)含量也较高.以红背山麻杆(Alchornea trewioides)、广西野桐(Mallotus conspuyrcatus)、伞花木(Eurycorymbus cavderiei)等为优势种的次生林,物种多样性较原生林低,SOM、TN、AN含量也低,缓坡石土面和土面小生境的SOM分别为110 g kg-1和77 g kg-1,是原生林的32%和35%,下降幅度最大,其次为陡坡,而洼地的差异不明显.全磷(TP)、有效磷(AP)、全钾(TK)、有效钾(AK)含量在两林型间差异无明显规律.原生林和次生林土壤养分含量(除TK外)以缓坡>陡坡>洼地;但次生林中三者间无显著差异.同类型样地内小生境土壤养分含量(除TK外)均为石土面含量高于土面.     

三峡水库峡谷地貌区消落带土壤氮磷钾、有机质含量和pH值的时空动态

基于三峡水库巫山段和秭归段消落带海拔155～172 m区段经历水库水位涨落前(2008年)和经历1次(2009年)、4次(2012年)、7次(2015年)水库水位涨落后土壤化学性质的长期定位监测,研究峡谷地貌区消落带土壤氮(N)、磷(P)、钾(K)、有机质(OM)含量和pH值的时空动态变化规律,并对其养分状态进行评价.结果表明: 随着经历水库水位涨落次数的增多,消落带土壤全氮(TN)、速效氮(AN)、速效钾(AK)和OM含量减少,全磷(TP)、全钾(TK)、速效磷(AP)含量和pH值增加;经历水库水位涨落前和经历1次水库水位涨落后,消落带各土层的TP、TK和AP含量为巫山样地>秭归样地,经历4次和7次水库水位涨落后,变为秭归样地>巫山样地;随着经历水库水位涨落次数的增多,消落带大多数土壤化学指标含量在土层间的差异减小.对照全国第二次土壤普查养分分级标准,经历7次水库水位涨落后,秭归样地土壤TP和AP含量达到极高等级,巫山样地土壤AP含量为高等级,其他指标为中等及以下等级.三峡水库的水文特征、人为活动的干扰,以及不同土壤化学指标性质的差异,是峡谷地貌区消落带土壤N、P、K、OM含量和pH值时空变化的主要驱动因素.     

三峡库区消落带落羽杉(Taxodium distichum)与柳树(Salix matsudana)人工植被对土壤营养元素含量的影响

落羽杉与柳树被认为是三峡库区消落带植被修复的适生树种。2012年7月(T1)及2013年7月(T2)在消落带人工基地取样,研究了消落带人工植被(处理组)及裸地土壤(对照组)的营养元素含量,并对植被生长情况进行调查。结果表明:(1)对比处理组与对照组养分含量发现,T1时除土壤p H值外,其他养分含量在处理组与对照组间均存在差异。T2时只有p H值、磷(包括有效磷AP、全磷TP)、速效钾(AK)含量在处理组与对照组中差异显著。(2)对同一植被类型而言,T2时落羽杉土壤p H值与土壤有机质含量(OM)均显著低于T1,同样,T2时柳树实生土壤OM也显著降低;处理组土壤中碱解氮(AN)、AP、全钾(TK)含量极显著的低于淹水前,而TP含量却显著升高;与T1相比,T2时裸地土壤除AN含量降低、AK含量显著升高外,其它养分含量均未呈现显著差异。(3)相关性分析表明,土壤p H值与TP含量呈现极显著负相关,而OM与AN、AP、TK分别呈现出极显著正相关。AN、AP分别与TP表现出极显著负相关关系,而与TK表现出极显著正相关关系。TK与TP也呈现极显著的负相关关系。此外,植物高度、基径与冠幅三项生长指标与土壤中的p H值、OM、AN、AP(高度除外)、TK呈现出负相关的现象。研究表明,落羽杉与柳树人工植被对土壤养分的影响主要出现在水淹之前,进一步证实在三峡库区消落带开展科学的植被修复与重建值得提倡和肯定。     

拉萨河流域洪积扇不同植被类型土壤化学计量特征

洪积扇是拉萨河流域珍贵的土地资源,而明悉其土壤养分状况是对其进行科学合理开发利用的基础。为此,在拉萨河流域选取了10个洪积扇,于2020年7-8月调查了其上的植物群落组成并采集对应土壤,测定了土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）、全钾（TK）、碱解氮（AN）、速效磷（AP）和速效钾（AK）的含量并计算其化学计量比。结果表明：10个洪积扇的60个样方中共发现植物种87种,分属于29科79属,其中禾本科和菊科的物种居多;洪积扇SOC、TN、TP、AN和AK的平均含量分别为34.38 g/kg、2.77 g/kg、0.39 g/kg、130.78 mg/kg和189.79 mg/kg,均表现为草地>灌丛>农田,其中SOC、TN、AN和AP含量在草地和农田下差异显著（P<0.05）;土壤TK的平均含量为19.68 g/kg,表现为农田>草地>灌丛;土壤AP的平均含量为3.36 mg/kg,表现为农田>灌丛>草地;土壤C：N的均值为12.75,表现为农田>灌丛>草地;土壤C：P、N：P和N：K的均值分别为102.50、8.10和0.16,均表现为草地>灌丛>农田,总体来说洪积扇土壤P元素较为稀缺;土壤N：K与SOC、TN、TP、TK、AN、AP、AK均极显著相关（P<0.01）,SOC和TN与植物群落盖度极显著正相关（P<0.01）;典范对应分析（CCA）进一步表明土壤养分及其计量比对洪积扇植物群落组成影响显著（P=0.002）,且TP、K：P和AP是影响洪积扇植物群落组成的主要土壤生态化学计量因子。综上所述,拉萨河流域洪积扇植物种相对丰富,但分布不均匀,组成不稳定。SOC、TN、TK含量相对较高但C：N值低,表现为有机质矿化速率高而土壤肥力低下;土壤TP和AP的含量均较低,洪积扇植物群落在生长发育过程中受到土壤P元素的限制。此外,研究还发现土壤N：K同C：N：P一样可作为评价土壤养分状况的生态化学计量指标。     

长春城市森林绿地土壤肥力评价

以长春城市森林绿地为研究对象,测定9种土壤指标并参照全国第二次土壤普查分级标准对长春城市森林绿地土壤整体特征进行评级,采用内梅罗指数法分析长春城市森林绿地不同林型、行政区、环路土壤肥力,结合ArcG IS分析长春城市森林绿地土壤养分空间分布特征,以期对长春城市森林建设提供依据和建议。对比全国第二次土壤普查所确定的分类等级(6等级),土壤有机质平均含量(34.51 g/kg)及其空间分布(大部分区域30 g/kg)达到了2级、含量高的水平;全氮(均值1.37 g/kg)、碱解氮(均值133.04 mg/kg)、速效磷(均值38.47 mg/kg)及其空间分布均达到了3级以上水平;全钾(均值58.7 g/kg)和速效钾(均值255.85 mg/kg)及其空间分布达到1级、含量很高的水平;全磷平均含量0.51 g/kg,空间上大部分区域集中在0.4—0.6g/kg,为4级、含量中下水平。土壤pH为5.43—8.89,容重为1.11—1.62 g/cm~3。内梅罗综合肥力指数分析表明长春城市多数区域处于1.5—1.8之间,处于中等水平(4级制中排第3级)。不同林型间差异主要表现在pH、全氮、全磷和碱解氮(P0.05),不同环路间差异主要在pH、有机质和全磷(P0.05),而不同行政区间差异指标最多,为有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷和pH(P0.05)。综合肥力指数显示:景观林单位附属林=农田防护林道路林,绿园区朝阳区南关区二道区宽城区,1环3=4环2环4环外。根据以上结果,可采取疏松土壤、枯枝落叶沤肥、增施氮磷有机肥而控制钾肥、种植固氮耐低磷植物等措施推进长春城市森林建设,提升城市植被生态服务功能。     

贵州麻若平台泥炭藓沼泽中泥炭藓持水特性及其与土壤营养元素关系研究

泥炭藓属（Sphagnum）植物的持水特性在泥炭湿地形成过程中起着重要作用,研究其与土壤营养元素之间的关系有助于地区湿地保护和退化湿地的修复。以贵州麻若平台分布的泥炭沼泽为对象,采用方差分析、相关性分析和冗余分析等方法对沼泽内泥炭藓的生物量、蓄水量、吸水率和土壤营养元素含量等进行研究。结果显示,该区域泥炭藓物种组成主要包括狭叶泥炭藓（Sphagnum cuspidatum Ehrh.）、多纹泥炭藓（Sphagnum multifibrosum X.J.Li&M.Zang）和卵叶泥炭藓（Sphagnum ovatum Hampe.）3种,狭叶泥炭藓为优势种,占泥炭藓总盖度的87.2%。沼泽中泥炭藓的生物量为（0.62 ±0.01）kg/m²,自然蓄水量为（9.42 ±0.45）kg/m²,饱和吸水率达1827.41%±34.56%,说明泥炭藓具有很强的持水能力。RDA分析表明,泥炭藓的生物量、饱和吸水量和饱和吸水率主要受沼泽土壤总钾、总磷、有效磷、有效氮、有效钾的影响,泥炭藓的鲜重、自然蓄水量和自然吸水率受土壤pH和水位的影响较大。泥炭藓的生物量、饱和蓄水量、饱和吸水率与土壤总钾含量呈正相关,与土壤总磷、有效磷、总钾、有效氮、总氮、有机质含量呈负相关,说明土壤总磷、有效磷、有效钾、有效氮、总氮、有机质对沼泽中泥炭藓的持水能力具有抑制作用。     

黄土高原南麓县域耕地土壤速效养分时空变异

在生态脆弱的黄土高原南麓合阳县,以1983、2006年耕地土壤速效氮、磷、钾含量为对象,利用空间自相关、变异函数及分形维数等方法,研究县域土壤速效养分时空变异特征及主要影响因素.结果表明,从1983到2006年,除土壤速效钾外,耕地速效氮、磷的平均含量分别提高73.98％和92.69％;土壤速效养分全局Moran's I指数和空间相关距均呈递减变化、分维数增加,预示其空间结构减弱,随机变异性增强.土壤速效氮、磷含量在绝大部分研究区域内呈现不同程度累积,而速效钾含量则在59.65％的耕地上减少;导致其不同变化的因素有耕地利用方式、施肥管理、灌溉、土壤类型等,其中以土地利用方式和施肥管理措施的影响最大.