蜀南竹海核心景区毛竹林土壤肥力质量指标与评价

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土壤肥力是土壤化学、物理和生物特征的综合表现。从本质上说,真正代表土壤质量,表示其对植物生长有直接关系的是土壤肥力。毛竹作为国内种植面积最大,分布最广的重要经济竹种,在生态建设和经济发展中占有重要地位。但由于人为和自然等原因,毛竹林生态系统并未达到理想的生长和生产力状态,尤其是土壤肥力质量不断退化,对毛竹的正常生长造成了影响。在众多土壤肥力质量研究中,专门针对毛竹林土壤肥力质量的研究较少。因此,对毛竹林土壤肥力质量进行全面的分析研究,为毛竹林的可持续经营,增强生态服务功能提供理论依据和方法支撑,具有十分重要的意义。以四川省宜宾市蜀南竹海核心景区毛竹林土壤为研究对象,以1:10000地形图为工作底图,按照公里网格布点,采用等距离规则抽样。选择容重、有机质、酸性磷酸酶等21个指标作为土壤肥力质量评价指标,运用主成分分析法,筛选土壤肥力质量指标,构建土壤肥力质量评价指标体系。采用经典统计法和地统计法对土壤肥力质量指标进行了分析。运用Krigiging插值法绘制土壤肥力质量评价指标空间分布图。绘制了土壤肥力质量空间分布格局图。将毛竹长势与土壤肥力质量等级进行吻合度分析,分析毛竹林C、N、P养分元素生态化学计量特征,提出相应的营林措施与对策。取得以下主要研究结果。(1)主成分分析表明,0-20cm和20-40cm土层的前6个主成分的累计贡献率各是81.986%和81.429%,有机质、速效钾、有效磷、容重、最大持水量、最小持水量、总孔隙度、酸性磷酸酶等8个评价指标对土壤肥力质量的贡献率最大,为影响土壤肥力质量的相对独立的关键因素,可作为研究区土壤肥力质量评价指标体系。(2)统计分析表明,有机质含量随着土层深度增加而降低;20-40cm土层速效钾含量略高于0-20cm土层,不够稳定;有效磷的含量在两层平均值不超过2.3mg/kg,整个研究区土壤中有效磷十分缺乏;容重随土层深度的增加而增大;土壤总孔隙度在不同土层分别为59.30%和57.13%,土壤通水透气性能较好,有利于毛竹等植物的生长,但随土层深度增加,通透性略微降低;最大持水量为66.89%和60.1%,最小持水量变化范围为48.64%和44.73%;酸性磷酸酶0-20cm和20-40cm土层均值都为0.17mg*g-1*h-1,且变化范围不大,土壤酶活性较为稳定。(3)经正态分布检验,各指标基本呈正态分布。在不同土层,评价指标的偏态检验正负均有;20-40cm土层酸性磷酸酶不满足地统计学分析的假设条件,其余指标经检验或转化后Pw值均大于0.05,基本符合正态分布。(4)半方差和空间变异性分析表明,同一评价指标在不同土层的理论半方差函数模型基本一致,速效钾用指数模型拟合最佳,容重、最小持水量、有机质、有效磷采用高斯模型拟合最佳,最大持水量在0-20cm为球状模型拟合,在20-40cm采用高斯模型拟合,总孔隙度在0-20cm土层为高斯模型拟合,在20-40cm土层指数模型拟合,酸性磷酸酶在0-20cm土层为高斯模型拟合;容重、有机质拟合程度较好,酸性磷酸酶在0-20cm土层模型拟合度较好;最大持水量、最小持水量等指标随机变异性较大,有机质、速效钾、总孔隙度等指标在不同土层存在较大的结构性空间变异;最大持水量、最小持水量、总孔隙度具有较弱的空间自相关性,有机质、有效磷在不同土层以及酸性磷酸酶在0-20cm土层中有强烈的空间自相关性,容重在两个土层表现为中等变异,速效钾在0-20cm土层为表现为中等空间自相关性,而在20-40cm土层表现为较强空间自相关性;变程在1042-1687m之间,均大于1000m的网格间距。满足Kriging插值要求。(5)不同土层各评价指标的空间分布呈斑块状分布,表现出西低东高,中心或北部各肥力因子的含量高于周边地带,中部到东部整体较高的趋势。(6)研究区土壤肥力质量划分为五个等级。总体上,二级地面积最大,一级地其次,再次是三、四、五级地。0-20cm土层中,一级地、二级地肥力较高区域均分布在中部和北部地区,三级地及三级地以下的区域从中部向东部和西部分布;20-40cm土层中,一级地、二级地肥力较高区域均分布在中部和东北部地区,三级地及三级地以下的区域主要分布于西部和东南部。(7)土壤肥力质量高,毛竹胸径较粗,竹龄结构中I度竹和II度竹所占比例较大,III度竹占比较小,出笋量大,立竹数量多;土壤肥力质量较低,毛竹胸径减小,竹龄结构中I度竹和Ⅱ度竹所占比例较小,而III度竹占比较多,出笋量小,新生竹少,立竹数量少。(8)研究区土壤生态化学计量特征与土壤肥力等级密切相关,0-20cm和20-40cm土层的出壤生态化学计量比总体上随土壤肥力质量等级的降低而降低,在个别肥力质量等级中,比值有所变化;区域内C、N含量相对较高,P元素含量普遍不高,C、N、P元素含量变化规律相对稳定,具有内在的稳定性。(9)地理条件、气候特征、土壤母质等自然因素以及人为活动干扰是造成研究区土壤肥力质量等级空间变异的主要原因。注意合理施肥,注重补充磷肥;调整林分结构;控制游客人数、规划旅游线路和区域景点。
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