东洞庭湖湿地土壤营养元素空间分异特征研究

论文摘要

湿地土壤中的C、N、P、K元素是湿地生态系统中极其重要的生态因子,影响湿地生态系统的生产力。本文采用经典统计与地统计相结合的方法,研究了东洞庭湖湿地土壤营养元素（有机质、全氮、全磷、全钾）的空间分布特征,探明该区域有机质、全N、全P、全K的水平和垂直分布特征及空间变异程度,揭示不同植被类型、水动力条件、pH值、干湿交替、人类活动等对湿地营养元素空间分布的影响,从而为东洞庭湖湿地的合理开发利用、优化管理及生态恢复提供科学依据。研究结果表明：（1）表层（O-20cm）土壤有机质、全氮、全磷、全钾平均含量分别为15.16g/kg、0.803g/kg、0.656g/kg和19.289g/kg,20-40cm土层平均含量分别为11.95g/kg、0.659g/kg、0.618g/kg、19.907g/kg,各土层营养元素含量均存在中等程度变异。O-20cm和20-40cm土层有机质、全氮和全钾的水平分异为：湖草滩地>芦苇滩地>泥沙滩地,全磷在20-40cm土层则表现出不同的分异规律：芦苇滩地>湖草滩地>泥沙滩地。研究发现,导致营养元素水平分异的主要原因是覆盖植被、水动力条件、干湿交替以及人类活动的影响。在芦苇滩地、湖草滩地中有机质、全氮、全磷含量随着土层深度增加,含量均减少,全钾则相反。泥沙滩地从表层往下,其营养元素含量是增加的。营养元素垂直分异的原因可能与植株密度、根系、水动力条件相关。土壤pH值通过影响微生物的活动而影响有机质和全氮的固定和累积能力,同时土壤氮的输出主要是土壤中有机质的分解。在此次研究中得到,有机质与全氮含量及其空间分布的消涨趋势相一致,土壤有机质与全氮、与pH以及全氮与pH值相关性明显。（2）0-20cm土层西部样带土壤有机质平均含量高于东部样带,20-40cm土层则相反。0-20cm和20-40cm土层全氮和全钾均表现为西部样带高于东部。全磷在东、西两条样带平均含量基本无差异。各土层营养元素具有中等程度变异性,东、西部样带土壤有机质、全氮、全磷、全钾含量均未达到显著差异。可见,湿地东、西两侧自然、社会经济等因素未对营养元素分布产生明显影响。（3）0-20cm土层东部样带有机质半方差函数理论模型为球状模型,具有中等程度相关性,变程为100m,与全氮的协同半方差理论模型为指数高斯套合模型,拟合度较高。西部样带有机质的半方差函数理论模型拟合度很低,与全氮的协同半方差函数的拟合度较高。0-20cm土层东、西样带全氮具有强烈的空间相关性,理论模型为指数模型,其变程分别为345m和155m,东侧样带全氮与有机质协同半方差函数拟合度较高,西侧与pH值协同半方差函数拟合度较高。20-40cm土层有机质和全氮不具备半方差结构。（4）东、西样带20-40cm土层全磷半方差结构理论模型为指数模型,具有强烈的空间相关性,变程为50m。0-20cm全磷不具备半方差结构。0-20和20-40cm土层东侧样带全钾半方差理论模型均为指数,中等程度相关性,变程为525m和450m；西侧全钾半方差理论模型分别为球状和指数,强烈空间相关性,变程为496m和147m。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 土壤特性空间变异及研究方法
• 1.3 国内外土壤养分空间变异研究进展
• 1.3.1 农田营养元素空间变异研究
• 1.3.2 湿地营养元素空间变异研究
• 1.4 研究内容
• 1.5 技术路线
• 2 研究区域概况与研究方法
• 2.1 研究区域概况
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 土壤样品的采集及处理
• 2.2.2 土壤样品的测定方法
• 2.3 数据处理
• 3 东洞庭湖湿地土壤有机质和氮磷钾含量状况与分布特征
• 3.1 东洞庭湖湿地土壤有机质和氮磷钾含量状况
• 3.1.1 湿地土壤有机质含量状况
• 3.1.2 湿地土壤全氮含量状况
• 3.1.3 湿地土壤全磷含量状况
• 3.1.4 湿地土壤全钾含量状况
• 3.2 不同植被类型下土壤有机质和氮磷钾的分布特征
• 3.2.1 不同植被类型土壤有机质的分布特征
• 3.2.2 不同植被类型土壤全氮分布特征
• 3.2.3 不同植被类型土壤全磷分布特征
• 3.2.4 不同植被类型土壤全钾分布特征
• 3.2.5 有机质、全氮和pH值的关系
• 4 东洞庭湖湿地东、西样带土壤有机质和氮磷钾空间分布特征
• 4.1 东、西样带土壤有机质空间分布特征
• 4.2 东、西样带土壤全氮空间分布特征
• 4.3 东、西样带土壤全磷空间分布特征
• 4.4 东、西样带土壤全钾空间分布特征
• 5 东洞庭湖湿地东、西样带土壤有机质和氮磷钾空间分布变异性
• 5.1 东、西样带土壤有机质空间变异性
• 5.2 东、西样带土壤全氮空间变异性
• 5.3 东、西样带土壤全磷空间变异性
• 5.4 东、西样带土壤全钾空间变异性
• 6 主要结论与研究展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 主要进展
• 6.3 有待进一步研究的问题
• 参考文献
• 附录
• 致谢