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浙江亚热带自然保护区土壤养分空间异质性及其影响因素

杜芳芳 童根平 郭瑞 姜霓雯 叶正钱 傅伟军

杜芳芳, 童根平, 郭瑞, 姜霓雯, 叶正钱, 傅伟军. 浙江亚热带自然保护区土壤养分空间异质性及其影响因素[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220213
引用本文: 杜芳芳, 童根平, 郭瑞, 姜霓雯, 叶正钱, 傅伟军. 浙江亚热带自然保护区土壤养分空间异质性及其影响因素[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220213
DU Fangfang, TONG Genping, GUO Rui, JIANG Niwen, YE Zhengqian, FU Weijun. Spatial heterogeneity of soil nutrients and the influencing factors in Zhejiang subtropical nature reserve[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220213
Citation: DU Fangfang, TONG Genping, GUO Rui, JIANG Niwen, YE Zhengqian, FU Weijun. Spatial heterogeneity of soil nutrients and the influencing factors in Zhejiang subtropical nature reserve[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220213

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浙江亚热带自然保护区土壤养分空间异质性及其影响因素

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220213
基金项目: 浙江省自然科学基金资助项目(LY20C160004)
详细信息
    作者简介: 杜芳芳(ORCID: 0000-0002-6570-7985),从事土壤养分空间异质性研究。E-mail: 2124016541@qq.com
    通信作者: 傅伟军(ORCID:0000-0001-7498-4653),教授,博士生导师,从事亚热带森林土壤有机碳空间异质性研究。E-mail: fuweijun@zafu.edu.cn
  • 中图分类号: S714.2

Spatial heterogeneity of soil nutrients and the influencing factors in Zhejiang subtropical nature reserve

  • 摘要:   目的  揭示亚热带国家自然保护区的土壤养分空间变异特征及其影响因子 为中国亚热带丘陵地区的珍稀植被和天然生态系统的保护提供理论依据。  方法  以浙江清凉峰国家级自然保护区内龙塘山-顺溪坞的土壤养分为研究对象,采用经典统计学和地统计学方法对龙塘山-顺溪坞土壤的pH、有机质、全氮、全磷、全钾质量分数进行了系统分析,并探究了其主要影响因子。  结果  龙塘山-顺溪坞保护区内土壤整体呈酸性,有机质、全磷、全氮、全钾质量分数平均值分别为65.04、0.67、1.63 、18.45 g·kg−1,均属于中等程度变异。半方差分析结果表明:土壤有机质、全氮、全钾表现为强烈空间自相关性,土壤pH、全磷表现为中等空间自相关性,说明研究区土壤养分主要受结构性因素影响。全局Moran’s I指数显示:土壤有机质的空间自相关达到显著水平,其空间分布较为聚集,而土壤pH分布趋于随机性。Kriging插值结果显示:多种养分的空间分布较为碎片化,斑块特征显著。相关性分析显示:土壤有机质和全氮与海拔、容重、坡度呈显著相关(P<0.05),并且有机质和全氮之间呈极显著正相关(P<0.01)。  结论  4种土壤养分均表现出较为明显的空间异质性,海拔和容重分别与研究区土壤有机质和全氮空间变异的相关性较强。图6表4参38
  • 图  1  研究区样点分布及海拔信息示意图

    Figure  1  Spatial distribution and elevation information of soil sampling sites

    图  2  龙塘山-顺溪坞土壤养分半变异函数分析

    Figure  2  Semivariograms of soil fertility properties in Longtangshan-Shunxiwu

    图  3  龙塘山-顺溪坞土壤养分空间分布示意图

    Figure  3  Spatial distribution map of soil fertility properties in Longtangshan-Shunxiwu

    图  4  龙塘山-顺溪坞土壤养分与环境因子的相关分析

    Figure  4  Correlation analysis between soil nutrients and environmental factors in Longtangshan-Shunxiwu

    图  5  土壤有机质与土壤全氮的关系

    Figure  5  Relationship between soil organic matter and total nitrogen

    图  6  龙塘山-顺溪坞不同海拔土壤养分特征

    Figure  6  Characteristics of soil fertility properties under different elevations in Longtangshan-Shunxiwu

    表  1  龙塘山-顺溪坞土壤养分描述性统计特征

    Table  1.   Descriptive statistical characteristics of soil fertility properties in Longtangshan-Shunxiwu

    指标最小值最大值均值标准差变异系数/%偏度峰度K-S分布类型
    pH3.826.705.100.59120.560.070.20正态分布  
    有机质/(g·kg−1)10.24143.4365.0432.6150−0.270.620.20对数正态分布
    全磷/(g·kg−1)0.241.530.670.27400.14−0.300.20对数正态分布
    全氮/(g·kg−1)0.353.061.630.60370.37−0.310.20正态分布  
    全钾/(g·kg−1)5.9641.5418.458.7347−0.09−0.660.20对数正态分布
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    表  2  土壤养分半变异模型参数及IN指数

    Table  2.   Semivariogram model parameters of soil fertility properties and global IN index

    养分模型块金值C0基台值(C0+C)块基比[C0/(C0+C)]INZ变程/km决定系数(R2)
    pH 指数模型 0.10 0.38 0.26 0.08 1.35 2.00 0.76
    有机质 指数模型 250.00 1084.00 0.23 0.24** 3.29 5.00 0.72
    全磷 指数模型 0.04 0.08 0.50 0.16* 2.31 26.00 0.90
    全氮 高斯模型 0.04 0.36 0.11 0.04 0.66 796.74 0.82
    全钾 高斯模型 57.90 326.70 0.18 <0.05 −0.52 354.20 0.93
      说明:*表示在0.05水平上显著相关(|Z|>1.96);**表示在0.01水平上显著相关(|Z|>2.58)
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    表  3  龙塘山-顺溪坞土壤化学性质随土壤容重的变化

    Table  3.   Changes of soil chemical properties with soil bulk density in Longtangshan-Shunxiwu

    容重/(g·cm−3)pH有机质/(g·kg−1)全磷/(g·kg−1)全氮/(g·kg−1)容重范围/(g·cm−3)pH有机质/(g·kg−1)全磷/(g·kg−1)全氮/(g·kg−1)
    0.8~0.94.61±0.6879.41±20.730.11±0.042.29±0.901.4~1.55.37±0.5859.48±19.480.12±0.041.26±0.59
    0.9~1.05.29±1.1380.81±5.400.07±0.031.81±0.111.5~1.65.13±0.7552.82±14.420.17±0.101.04±0.32
    1.0~1.14.87±0.3974.86±18.270.11±0.061.89±0.471.6~1.75.17±0.6841.08±10.310.14±0.080.91±0.13
    1.1~1.25.03±0.7671.68±18.620.10±0.031.72±0.671.7~1.85.80±0.4542.50±13.670.39±0.430.80±0.29
    1.2~1.34.96±0.3165.44±20.670.10±0.051.42±0.55F5.1336.6911.0141.04
    1.3~1.45.17±0.5746.44±11.630.15±0.091.08±0.33P0.03<0.0010.001<0.001
      说明:数值为平均值±标准差
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    表  4  龙塘山-顺溪坞不同植被类型下土壤养分特征

    Table  4.   Characteristics of soil fertility properties under different vegetation types in Longtangshan-Shunxiwu

    植被类型pH养分/(g·kg−1)
    有机质全磷全氮全钾
    落叶阔叶林 5.30±0.13 a62.06±6.19 ab0.20±0.05 a1.51±0.18 ab17.25±2.44 a
    针阔叶混交林4.93±0.19 a67.48±8.71 ab0.08±0.01 a1.70±0.31 ab14.86±2.11 a
    针叶林   4.98±0.46 a71.54±6.35 ab0.07±0.02 a1.72±0.06 ab26.74±6.35 a
    竹林    5.05±0.21 a65.13±10.47 ab0.11±0.04 a1.20±0.25 b17.61±5.32 a
    草甸    4.57±0.11 a82.89±7.54 a0.07±0.01 a2.08±0.28 a20.41±4.97 a
    农作物   5.23±0.35 a46.63±7.78 b0.18±0.03 a1.09±0.19 b18.11±2.31 a
      说明:同养分不同字母表示不同植被类型之间差异显著(P<0.05);数值为平均值±标准差
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-03-10
  • 录用日期:  2022-08-11
  • 修回日期:  2022-08-10

浙江亚热带自然保护区土壤养分空间异质性及其影响因素

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220213
    基金项目:  浙江省自然科学基金资助项目(LY20C160004)
    作者简介:

    杜芳芳(ORCID: 0000-0002-6570-7985),从事土壤养分空间异质性研究。E-mail: 2124016541@qq.com

    通信作者: 傅伟军(ORCID:0000-0001-7498-4653),教授,博士生导师,从事亚热带森林土壤有机碳空间异质性研究。E-mail: fuweijun@zafu.edu.cn
  • 中图分类号: S714.2

摘要:   目的  揭示亚热带国家自然保护区的土壤养分空间变异特征及其影响因子 为中国亚热带丘陵地区的珍稀植被和天然生态系统的保护提供理论依据。  方法  以浙江清凉峰国家级自然保护区内龙塘山-顺溪坞的土壤养分为研究对象,采用经典统计学和地统计学方法对龙塘山-顺溪坞土壤的pH、有机质、全氮、全磷、全钾质量分数进行了系统分析,并探究了其主要影响因子。  结果  龙塘山-顺溪坞保护区内土壤整体呈酸性,有机质、全磷、全氮、全钾质量分数平均值分别为65.04、0.67、1.63 、18.45 g·kg−1,均属于中等程度变异。半方差分析结果表明:土壤有机质、全氮、全钾表现为强烈空间自相关性,土壤pH、全磷表现为中等空间自相关性,说明研究区土壤养分主要受结构性因素影响。全局Moran’s I指数显示:土壤有机质的空间自相关达到显著水平,其空间分布较为聚集,而土壤pH分布趋于随机性。Kriging插值结果显示:多种养分的空间分布较为碎片化,斑块特征显著。相关性分析显示:土壤有机质和全氮与海拔、容重、坡度呈显著相关(P<0.05),并且有机质和全氮之间呈极显著正相关(P<0.01)。  结论  4种土壤养分均表现出较为明显的空间异质性,海拔和容重分别与研究区土壤有机质和全氮空间变异的相关性较强。图6表4参38

English Abstract

杜芳芳, 童根平, 郭瑞, 姜霓雯, 叶正钱, 傅伟军. 浙江亚热带自然保护区土壤养分空间异质性及其影响因素[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220213
引用本文: 杜芳芳, 童根平, 郭瑞, 姜霓雯, 叶正钱, 傅伟军. 浙江亚热带自然保护区土壤养分空间异质性及其影响因素[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220213
DU Fangfang, TONG Genping, GUO Rui, JIANG Niwen, YE Zhengqian, FU Weijun. Spatial heterogeneity of soil nutrients and the influencing factors in Zhejiang subtropical nature reserve[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220213
Citation: DU Fangfang, TONG Genping, GUO Rui, JIANG Niwen, YE Zhengqian, FU Weijun. Spatial heterogeneity of soil nutrients and the influencing factors in Zhejiang subtropical nature reserve[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220213

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