黄泛区土壤氮磷空间变异特征及影响因素分析-以周口为例

来源 :河南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:rhetthusida
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土壤中的氮磷作为植物生产发育所必需的营养元素,是反映土壤肥沃性的关键指标,影响着植物生长和土壤生产力。本论文以黄泛区周口区域为研究区,通过野外调查和室内样品分析,采用半方差函数、GIS地统计模块、普通相关分析、回归分析、主成分分析等方法,分析土壤氮磷空间变异特征及其影响因素。研究结果如下:  (1)研究区土壤全氮含量整体处于中等偏下(<1500 mg·kg-1)水平;铵态氮含量整体处于较低(<25 mg·kg-1)水平;硝态氮含量整体处于较高(20-50 mg·kg-1)水平;全磷含量整体处于较高(600-1000 mg·kg-1)水平;速效磷含量整体处于中等偏下(5-20 mg·kg-1)水平。其中20-40cm土层氮磷含量要低于0-20cm,且0-20cm土层变化幅度要高于20-40cm。  0-20cm和20-40cm土层中,土壤全氮含量变化在4.19-2078.10 mg·kg-1和0.78-1436.40 mg·kg-1之间,平均含量分别为899.70mg·kg-1和578.10 mg·kg-1;土壤铵态氮含量变化在2.38-67.02 mg·kg-1和1.40-29.24 mg·kg-1之间,平均含量分别为9.11 mg·kg-1和5.75 mg·kg-1;土壤硝态氮含量变化在0.04-1260.34 mg·kg-1和0.05-217.24 mg·kg-1之间,平均含量分别为71.17 mg·kg-1和35.68 mg·kg-1;土壤全磷含量变化在307.45-2421.25 mg·kg-1和180.92-1906.61 mg·kg-1之间,平均含量分别为848.57 mg·kg-1和612.68 mg·kg-1;土壤速效磷含量变化在1.32-103.21 mg·kg-1和0.41-74.81 mg·kg-1之间,平均含量分别为23.76 mg·kg-1和6.86 mg·kg-1。  (2)0-20cm和20-40cm土层中,土壤全氮、铵态氮、全磷、速效磷变异系数在32.44-98.54%之间,均呈现中等程度(10-100%)空间变异,土壤硝态氮变异系数均大于100%呈现强空间变异。土壤全氮、铵态氮、硝态氮20-40cm土层变异程度要低于0-20cm,而土壤全磷、速效磷0-20cm土层变异程度要低于20-40cm。  土壤全氮、铵态氮的块金系数在36.51-49.98%之间,表现有中等程度(25-75%)的空间相关性,受人为因素和自然因素综合作用,0-20cm土层空间相关性低于20-40cm,即0-20cm受人为因素影响程度高于20-40cm。土壤硝态氮块金系数呈现强(<25%)空间相关性,以自然因素影响为主,20-40cm土层空间相关性低于0-20cm。土壤全磷0-20cm的块金系数为6.55%,具有较强空间相关性,以自然因素影响为主,而20-40cm为39.72%具有中等的空间相关性,受人为因素和自然因素综合作用。土壤速效磷两层的块金系数均为100%,空间相关性很弱(75-100%),以人为因素影响为主,有朝着均一化方向发展的趋势。  (3)通过相关性分析得出土壤氮磷与土壤有机碳、pH、机械组成、气候有着或正或负的相关性关系。土壤有机碳与全氮、全磷、铵态氮、速效磷有着显著正相关关系,而与硝态氮有着负相关关系;土壤 pH(呈碱性)与土壤全氮、铵态氮、硝态氮、速效磷有着负相关关系,与全磷有着正相关关系;土壤全氮、铵态氮、全磷会随着颗粒含量的减小而增大,即与土壤粘粒含量有正相关关系,土壤硝态氮和速效磷会随着颗粒含量的增大而增大,即与土壤砂粒含量有正相关关系;年均气温与土壤全氮、铵态氮、硝态氮和速效磷之间有着正相关关系,与土壤全磷有负相关关系;年均降水与土壤硝态氮和速效磷之间有正相关关系,与土壤全氮、铵态氮和全磷有负相关关系。土壤下层的相关性关系要比上层低。  (4)通过主成分分析,影响因素主要分为人为源(人为因素影响为主)、自然源(自然因素影响为主)、综合源(人为和自然因素综合作用)三种。0-20cm土层中,三种影响源可以解释65.29%的空间变异,人为源(30.51%)>自然源(18.28%)>综合源(16.50%),以人为因素影响为主。全氮、铵态氮与人为因素关系密切,硝态氮与自然因素关系密切,全磷、速效磷与人为和自然因素的综合作用关系密切;20-40cm土层中,三种影响源可以解释67.35%的空间变异,人为源(30.05%)>自然源(19.47%)>综合源(17.83%),同样以人为因素影响为主。全氮、铵态氮与人为因素关系密切,硝态氮、全磷、速效磷与人为和自然因素的综合作用关系密切。  本文以试验数据为基础,运用经典统计学、地统计学、GIS等方法,了解和认识黄泛区土壤氮磷的空间变异性及其与影响因素的关系。不但丰富了黄泛区土壤数据库,又为今后的深入研究提供理论和现实指导。理论上不仅可以为其它土壤养分空间变异研究提供方法和技术上的支持,也可为未来农业发展提供数据和理论支持;现实中不仅能保证粮食生产和自然资源安全,又能维持区域农业可持续发展及生态环境。
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