胜利矿区土壤养分空间变异特征与影响因素
发布时间：2021-08-24 00:32
研究矿区土壤养分空间变异特征对矿区土地复垦与生态保护具有重要意义。选取胜利矿区土壤作为研究对象,基于地统计学和GIS技术分析土壤养分的空间变异性,并探讨地形因子和土地利用类型对其影响。结果表明:研究区土壤pH、有机质、速效氮、有效磷、速效钾平均含量分别为8.07、21.59 g/kg、82.91 mg/kg、8.21 mg/kg、257.34 mg/kg;除pH属于弱变异外,其他养分均属于中等强度变异;各项养分指标均具有一定的趋势效应。pH的最适模型是球面模型,有机质、速效钾的最适模型是线性有基台模型,速效氮、有效磷的最适模型是指数模型。pH、有机质、速效氮表现为中等空间自相关性;有效磷、速效钾呈弱空间自相关性。pH由中部向四周逐渐降低;有机质、速效氮高值区集中在西部高程较大的位置,低值区分布在受人类扰动较强的中东部;有效磷、速效钾没有呈现一定的分布规律。坡度、坡向、高程、地形湿度指数是造成土壤养分格局差异的主要地形因子;从土地利用方式看,采矿扰动是养分含量较低的重要原因,矿业用地养分含量显著低于耕地和草地。
【文章来源】：土壤. 2020,52(02)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
研究区与样点分布图
用GS+9.0软件拟合半方差函数，以残差(RSS)最接近于0、决定系数(R2)最接近于1为标准选择最佳的拟合模型。由表2可知，pH的最适模型是球面模型，有机质、速效钾的最适模型是线性有基台模型，速效氮、有效磷的最优半方差模型为指数模型。土壤养分各项指标的块金值(C0)均为正值，说明在当前采样尺度范围内，存在由于采样、测定误差等随机因素引起的空间异质性。土壤指标均具有一定的基台值(C0+C)，说明其受地形、土壤母质等自然因素影响。块金效应(C0/(C0+C))表示随机因素引起的异质性占系统总异质性的比例。按照Cambardella等[14]划分标准，pH、有机质和速效氮的块金效应在0.501～0.614，表现为中等的空间自相关性，说明其空间变异是由结构因素和随机因素共同引起的；有效磷和速效钾的块金效应均大于0.75，表明随机因素的影响占主导地位。胜利矿区土壤养分特性受开采、土地复垦、放牧等因素影响较大，人为因素的差异性和随机性使得土壤养分空间变异不尽相同；坡度、高程等地形差异造成土壤侵蚀与运移，增强了结构因素的差异，因此不同位置、不同养分指标表现出不同程度的空间变异[15]。土壤养分因子5项指标的变程在1.350～17.240 km，说明它们各自的空间自相关范围相差较大，空间异质性对尺度的依赖程度不同，应根据各项养分指标的特征调整采样间隔。2.4 土壤养分的空间分布格局
采用GS+9.0软件拟合各养分指标的半方差函数理论模型，考虑各向异性和趋势效应，按照全国第二次土壤普查养分分级标准，通过ArcGIS 10.4普通克里金插值绘制胜利矿区土壤养分空间分布图(图3)。为了进一步了解其丰缺状况，本文结合土壤数据的分级标准，统计各等级所占的面积和比例(表3)。研究区土壤呈中性至强碱性，这与戴万宏等[16]研究中国地带性土壤pH分布得到的结果一致。pH呈由中部向四周降低的趋势，东北部分地区土壤为中性，图上深色区域属于典型的盐碱地，表现出较强的碱性。胜利煤田地处干旱、半干旱地区，降水较少，植被稀疏，土壤侵蚀严重，有机质、速效氮含量以中等和缺乏水平为主。其中，有机质含量处于中等和缺乏水平的面积占总面积的98.78%，速效氮含量处于中等和缺乏水平的面积占84.46%。有机质和速效氮的相关性分析显示，二者相关系数达0.49，呈显著正相关关系，从插值结果(图3)也可以看出，二者的空间分布较为相似：含量较高的土壤位于西部高程较大的位置，低值分布在中东部人类活动干扰相对较强的区域。这可能是由于东二号露天矿周边多是退化草地，缺乏植被和凋落物的积累，锡林河干涸后沉积沙暴露及东南角堆煤场的影响造成的。研究区土壤有效磷处于缺乏状态，中等及以下水平的面积为695.17 km2，占土地总面积的86.67%。矿业用地有效磷含量较低，中部及北部耕地位置出现高含量斑块。速效钾含量相对较高，很丰富和丰富水平占总面积的97.44%。同样受到锡林河附近的盐沼湿地和东南部的堆煤场影响，这两个位置速效钾含量偏低。2.5 土壤养分空间分布的影响因素
【参考文献】：
期刊论文
[1]甘肃白龙江流域土壤有机碳与全氮储量的空间格局特征[J]. 张金茜,巩杰,柳冬青. 土壤通报. 2018(01)
[2]桂西北喀斯特地区石灰土养分空间变异特征[J]. 俞月凤,何铁光,宋同清,李丽娟,韦彩会,蒙炎成,唐红琴,李忠义,李婷婷,胡芳. 生态学报. 2018(08)
[3]黄土丘陵沟壑区山地苹果林土壤干化及养分变异特征[J]. 李青华,张静,王力,王延平. 土壤学报. 2018(02)
[4]矿山土壤特性及其分类研究进展[J]. 路晓,王金满,李博,白中科. 土壤. 2017(04)
[5]江西省耕地土壤氮磷生态化学计量空间变异特征及其影响因素[J]. 江叶枫,叶英聪,郭熙,饶磊,孙凯,李伟峰. 土壤学报. 2017(06)
[6]重庆市丰都县紫色土养分空间变异及土壤肥力评价[J]. 陶睿,王子芳,高明,孙宇. 土壤. 2017(01)
[7]Improvement of ecological geographic regionalization based on remote sensing and canonical correspondence analysis: A case study in China[J]. JIN JiaXin,WANG Ying,JIANG Hong,KONG Yan,LU Xue He,ZHANG XiuYing. Science China（Earth Sciences）. 2016(09)
[8]苹果主产区土壤养分空间分布特征及其影响因素——以陕西省礼泉县为例[J]. 张彬,杨联安,杨粉莉,王卫东,袁晓育,张林森,谢贤健,杨煜岑,杜挺. 土壤. 2016(04)
[9]平朔矿区露天煤矿排土场复垦类型及微地形对土壤养分的影响[J]. 刘孝阳,周伟,白中科,杨柯. 水土保持研究. 2016(03)
[10]淮北平原农田土壤养分空间变异特征——以安徽省蒙城县为例[J]. 赵明松,李德成,张文凯,胡春华,邵云鹏. 土壤通报. 2016(03)
博士论文
[1]锡林郭勒露天煤矿区土壤重金属分布特征与植被恢复研究[D]. 杨勇.内蒙古农业大学 2016
硕士论文
[1]准东露天煤矿排土场植被恢复的研究[D]. 张诗吟.新疆大学 2017
[2]平朔矿区典型土壤养分空间分布及其影响因素[D]. 王雪.中国地质大学(北京) 2016
[3]土壤速效氮磷钾空间异质分布及影响因素分析[D]. 张宏伟.天津工业大学 2016
[4]煤炭基地村庄复垦土壤养分时空变化研究[D]. 马桦薇.中国地质大学(北京) 2015
[5]黄土区露天煤矿排土场植被恢复的土壤环境效应[D]. 唐骏.中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心） 2015
本文编号：3358910
【文章来源】：土壤. 2020,52(02)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
研究区与样点分布图
用GS+9.0软件拟合半方差函数，以残差(RSS)最接近于0、决定系数(R2)最接近于1为标准选择最佳的拟合模型。由表2可知，pH的最适模型是球面模型，有机质、速效钾的最适模型是线性有基台模型，速效氮、有效磷的最优半方差模型为指数模型。土壤养分各项指标的块金值(C0)均为正值，说明在当前采样尺度范围内，存在由于采样、测定误差等随机因素引起的空间异质性。土壤指标均具有一定的基台值(C0+C)，说明其受地形、土壤母质等自然因素影响。块金效应(C0/(C0+C))表示随机因素引起的异质性占系统总异质性的比例。按照Cambardella等[14]划分标准，pH、有机质和速效氮的块金效应在0.501～0.614，表现为中等的空间自相关性，说明其空间变异是由结构因素和随机因素共同引起的；有效磷和速效钾的块金效应均大于0.75，表明随机因素的影响占主导地位。胜利矿区土壤养分特性受开采、土地复垦、放牧等因素影响较大，人为因素的差异性和随机性使得土壤养分空间变异不尽相同；坡度、高程等地形差异造成土壤侵蚀与运移，增强了结构因素的差异，因此不同位置、不同养分指标表现出不同程度的空间变异[15]。土壤养分因子5项指标的变程在1.350～17.240 km，说明它们各自的空间自相关范围相差较大，空间异质性对尺度的依赖程度不同，应根据各项养分指标的特征调整采样间隔。2.4 土壤养分的空间分布格局
采用GS+9.0软件拟合各养分指标的半方差函数理论模型，考虑各向异性和趋势效应，按照全国第二次土壤普查养分分级标准，通过ArcGIS 10.4普通克里金插值绘制胜利矿区土壤养分空间分布图(图3)。为了进一步了解其丰缺状况，本文结合土壤数据的分级标准，统计各等级所占的面积和比例(表3)。研究区土壤呈中性至强碱性，这与戴万宏等[16]研究中国地带性土壤pH分布得到的结果一致。pH呈由中部向四周降低的趋势，东北部分地区土壤为中性，图上深色区域属于典型的盐碱地，表现出较强的碱性。胜利煤田地处干旱、半干旱地区，降水较少，植被稀疏，土壤侵蚀严重，有机质、速效氮含量以中等和缺乏水平为主。其中，有机质含量处于中等和缺乏水平的面积占总面积的98.78%，速效氮含量处于中等和缺乏水平的面积占84.46%。有机质和速效氮的相关性分析显示，二者相关系数达0.49，呈显著正相关关系，从插值结果(图3)也可以看出，二者的空间分布较为相似：含量较高的土壤位于西部高程较大的位置，低值分布在中东部人类活动干扰相对较强的区域。这可能是由于东二号露天矿周边多是退化草地，缺乏植被和凋落物的积累，锡林河干涸后沉积沙暴露及东南角堆煤场的影响造成的。研究区土壤有效磷处于缺乏状态，中等及以下水平的面积为695.17 km2，占土地总面积的86.67%。矿业用地有效磷含量较低，中部及北部耕地位置出现高含量斑块。速效钾含量相对较高，很丰富和丰富水平占总面积的97.44%。同样受到锡林河附近的盐沼湿地和东南部的堆煤场影响，这两个位置速效钾含量偏低。2.5 土壤养分空间分布的影响因素
【参考文献】：
期刊论文
[1]甘肃白龙江流域土壤有机碳与全氮储量的空间格局特征[J]. 张金茜,巩杰,柳冬青. 土壤通报. 2018(01)
[2]桂西北喀斯特地区石灰土养分空间变异特征[J]. 俞月凤,何铁光,宋同清,李丽娟,韦彩会,蒙炎成,唐红琴,李忠义,李婷婷,胡芳. 生态学报. 2018(08)
[3]黄土丘陵沟壑区山地苹果林土壤干化及养分变异特征[J]. 李青华,张静,王力,王延平. 土壤学报. 2018(02)
[4]矿山土壤特性及其分类研究进展[J]. 路晓,王金满,李博,白中科. 土壤. 2017(04)
[5]江西省耕地土壤氮磷生态化学计量空间变异特征及其影响因素[J]. 江叶枫,叶英聪,郭熙,饶磊,孙凯,李伟峰. 土壤学报. 2017(06)
[6]重庆市丰都县紫色土养分空间变异及土壤肥力评价[J]. 陶睿,王子芳,高明,孙宇. 土壤. 2017(01)
[7]Improvement of ecological geographic regionalization based on remote sensing and canonical correspondence analysis: A case study in China[J]. JIN JiaXin,WANG Ying,JIANG Hong,KONG Yan,LU Xue He,ZHANG XiuYing. Science China（Earth Sciences）. 2016(09)
[8]苹果主产区土壤养分空间分布特征及其影响因素——以陕西省礼泉县为例[J]. 张彬,杨联安,杨粉莉,王卫东,袁晓育,张林森,谢贤健,杨煜岑,杜挺. 土壤. 2016(04)
[9]平朔矿区露天煤矿排土场复垦类型及微地形对土壤养分的影响[J]. 刘孝阳,周伟,白中科,杨柯. 水土保持研究. 2016(03)
[10]淮北平原农田土壤养分空间变异特征——以安徽省蒙城县为例[J]. 赵明松,李德成,张文凯,胡春华,邵云鹏. 土壤通报. 2016(03)
博士论文
[1]锡林郭勒露天煤矿区土壤重金属分布特征与植被恢复研究[D]. 杨勇.内蒙古农业大学 2016
硕士论文
[1]准东露天煤矿排土场植被恢复的研究[D]. 张诗吟.新疆大学 2017
[2]平朔矿区典型土壤养分空间分布及其影响因素[D]. 王雪.中国地质大学(北京) 2016
[3]土壤速效氮磷钾空间异质分布及影响因素分析[D]. 张宏伟.天津工业大学 2016
[4]煤炭基地村庄复垦土壤养分时空变化研究[D]. 马桦薇.中国地质大学(北京) 2015
[5]黄土区露天煤矿排土场植被恢复的土壤环境效应[D]. 唐骏.中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心） 2015
本文编号：3358910
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