论文部分内容阅读
土壤碳氮的空间异质性研究,是探讨土壤碳氮与环境因子关系的有效方法,对了解土壤的形成过程、结构和功能具有重要的理论意义,可为了解植物与土壤的关系、植被更新及植物的空间格局等提供科学依据。本研究在lhm2(100mX100m)石栎(Lithocarpus glaber)-青冈(Cyclobalanopsis glauca)常绿阔叶林内100个10m×10m小样方的中心位置,采集凋落物量,并分0-10cm、10-20cm和20-30cm3个土层采集土壤样品,测定凋落物生物量、土壤有机碳(C)和全氮(N)含量。基于区域化变量理论和地质统计软件(GS+Version9)的空间分析功能,应用地统计学的半方差函数研究该常绿阔叶林土壤有机C和全N的空间变异特征,分析产生空间变异的因素。结果表明:(1)石栎-青冈常绿阔叶林中的凋落物现存量为13.56±0.47t.hm-2,其中已分解层的凋落物量为6.8±0.34t.hm-2,大于未分解层和半分解层的现存量(6.67±0.24t.hm-2)。林内凋落物C含量为170.34-387.77g.kg-1,N含量为8.27-15.55g.kg-1。林内凋落物C贮存总量为3.71±0.15t.hm-2,未分解层和半分解层中所占有比例较大,已分解层的较少。林内凋落物N贮存总量为162.72±6.25kg·hm-2。凋落物N贮量与C贮量在凋落物不同层之间的变化趋势较为相似。(2)该林地土壤有机C含量平均值为18.61g·kg-1,变化范围为9.53~9.40g.kg-1,全N含量平均值为1.63g.kg-1,变化范围为0.73-3.32g.kg-1。0-30cm层土壤有机C和全N含量的变异系数分别为30.68%和29.45%,均达到了中等强度变异。有机C的变异系数范围为33.76-35.40%,变异系数随着土层深度增加而减小。全N的变异系数的变化范围为29.81-31.82%,其变异系数在10-20cm层最小。土壤有机C半方差函数的理论模型符合球状模型,全N半方差函数的理论模型符合高斯模型。土壤有机C和全N的空间异质性主要是由结构性因素引起的,且空间自相关程度均为中等程度。分形维数反映了有机C和全N空间格局差异及尺度依赖特征,有机C分形维数较大,空间格局比全N略为复杂。(3)采用Kriging插值方法,lhm2森林内土壤有机C和全N具有相似的空间分布格局,呈现明显的条带状和斑块状的梯度变化。土壤有机C含量与海拔、凸凹度呈负相关,但未达到显著水平。土壤全N含量与海拔呈负相关,0-20cm层达到极显著水平,其它土层相关性不显著;土壤全N含量与凹凸度呈负相关,0-10cm层和0-30cm层均值达到显著水平。表明低海拔、洼地土壤有机C和全N含量较高,与Kriging插值的空间分布格局一致。土壤有机C含量与凋落物量呈极显著正相关,土壤全N含量与凋落物量呈正相关,但相关性不显著。土壤有机C和全N含量与样地内的树木株数呈负相关,但不显著;10-20cm土壤有机C含量与物种数呈显著负相关,0-30cm土壤有机C含量与物种数呈显著负相关。全N含量与物种数呈负相关,但相关性不显著。可见,土壤有机C量受凋落物量的影响较大,明显受林分树种组成的影响,而土壤全N含量受地形因子影响较大,表现出淋溶的特性。