甘南州草地土壤有机碳、全氮空间分布特征及影响因素分析

论文摘要

作为评价草地土壤质量、草地健康状况的指标,土壤有机碳、全氮对草地土壤肥力和草地生产力有直接的影响。为揭示甘南州牧区草地土壤有机碳、全氮空间分布特征及影响因素,本文基于地面实测数据,采用经典统计与地统计相结合的方法,研究区域内有机碳、全氮含量在水平与垂直分布方向上的变化,采用普通相关分析、地理探测器等方法从地形因子、土壤理化性质、植被条件和气候因素等方面探讨不同影响因素对有机碳、全氮空间分布的影响。研究结果如下:（1）草地土壤有机碳、全氮的分布普遍存在表面聚集现象,且随土层深度的增加逐渐降低。0-10cm深度土壤有机碳、全氮含量在8.71-112.10 g·kg-1和0.73-8.46 g·kg-1之间,平均含量分别为48.41 g·kg-1和4.04 g·kg-1;10-20cm深度土壤有机碳、全氮含量在5.28-59.23 g·kg-1和0.55-9.62 g·kg-1之间,平均含量分别为32.55 g·kg-1和3.02 g·kg-1;20-30cm深度土壤有机碳、全氮含量在4.75-54.06 g·kg-1和0.41-6.84 g·kg-1之间,平均含量分别为25.07 g·kg-1和2.39 g·kg-1;30-40cm深度土壤有机碳、全氮含量1.98-61.36 g·kg-1和0.19-5.76 g·kg-1之间,平均含量分别为21.77 g·kg-1和2.06 g·kg-1。（2）有机碳、全氮空间分布特征表现为:0-10cm深度有机碳含量由“西南向东北、由西向东”大致呈减少的趋势;10-20cm深度有机碳含量高值(40-50g·kg-1)主要集中在碌曲县南部和玛曲县中部地区;20-40cm深度有机碳含量高值(30-40 g·kg-1)主要集中在碌曲县南部及其与玛曲县的交界处。0-10cm深度全氮含量西南高东北低,高值(>4.0 g·kg-1)主要分布在玛曲县以及夏河县的西南部,低值(<2.0g·kg-1与2.0-4.0 g·kg-1)分布在合作市、夏河县东部以及碌曲县;10-20cm深度全氮含量主要在2.0-4.0 g·kg-1间,高值(4.0-6.0 g·kg-1)分布在玛曲县的西北部,低值(1.5-2.0 g·kg-1)分布在合作市;20-30cm深度全氮高值(4.0-6.0 g·kg-1)分布在玛曲县西南部,低值(1.5-2.0 g·kg-1)主要在合作市、碌曲县北部;30-40cm深度全氮含量在空间分布上大体呈“南高北低”的分布格局,低值(<1.5 g·kg-1与1.5-2.0 g·kg-1)分布在合作市、夏河县、碌曲县北部、玛曲县中部地区。甘南州牧区草地土壤有机碳、全氮含量整体上处于一、二级高水平。（3）草地土壤有机碳、全氮空间分布与各影响因素的关系:首先,与地形因子的关系:随海拔增加,有机碳含量在0-30cm深度逐渐增加,30-40cm深度先降低后增加;全氮含量在0-40cm深度先增加后降低。随坡度增加,有机碳含量在0-30cm深度先降低后增加再降低,30-40cm深度先增加后降低;全氮含量在0-20cm深度逐渐减小,20-40cm深度先增加后降低。随坡向变化（阴坡-半阴坡-半阳坡-阳坡）,有机碳、全氮含量在各土层深度皆呈先增加后降低趋势。其次,与土壤理化性质的关系:土壤类型中,泥炭土、黑钙土的有机碳、全氮含量高于其他土壤类型。随全磷含量增加,有机碳含量在0-20cm和30-40cm深度逐渐增加,在20-30cm深度先增加后减少;全氮含量在0-10cm深度先降低后增加,在10-40cm深度逐渐增加。随土壤含水量增加,有机碳含量在各土层深度逐渐增加;全氮含量在0-30cm深度逐渐增加,30-40cm深度先增加后降低。再次,与植被条件的关系:随增强型植被指数增加,有机碳含量在0-10cm深度逐渐增加,10-40cm深度先增加后减少;全氮含量在0-30cm深度逐渐增加,30-40cm深度先增加后降低再增加。不同植被类型下,沼泽化草甸在0-10cm深度有机碳和全氮含量最高,在其他土层深度较低。最后,与气候因素的关系:随年平均气温增加,有机碳含量在0-10cm深度先降低后增加,10-40cm深度先增加后降低再增加;全氮含量在0-10cm深度先降低后增加,10-20cm深度大致呈直线增加趋势,20-40cm先降低后增加再降低。随年累积降水量增加,各土层深度的有机碳含量逐渐增加;全氮含量在0-10cm深度逐渐增加,10-40cm深度先降低后增加。（4）土壤有机碳、全氮含量与影响因素的相关性分析表明,0-40cm深度的有机碳、全氮含量与全磷含量、土壤含水量、土壤类型存在显著关系,说明土壤含水量、全磷、土壤类型等是影响土壤有机碳、全氮含量空间分布的关键因素。由各影响因素对有机碳、全氮的解释力来看:土壤含水量、全磷、土壤类型和海拔是影响0-20cm深度有机碳的主要因素,土壤含水量、土壤类型、全磷和年平均气温是影响20-40cm深度有机碳的主要因素;而0-10cm深度土壤含水量、全磷、海拔是影响全氮含量的主要因素;10-20cm深度海拔、全磷是影响全氮含量的主要因素;20-30cm深度,全磷是影响全氮含量的主要因素;30-40cm深度土壤含水量和增强型植被指数是影响全氮含量的主要因素。从各因子的交互作用可以看出,影响因素两两之间交互作用大于单个影响因素对有机碳、全氮含量空间分布的影响,且交互类型多数为非线性增强。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景与意义
•     1.1.1 研究背景
•     1.1.2 研究意义
•   1.2 国内外研究进展
•     1.2.1 土壤有机碳、全氮空间分布研究
•     1.2.2 土壤有机碳、全氮空间分布的影响因素研究
•     1.2.3 草地土壤有机碳、全氮研究
•     1.2.4 土壤养分空间分布预测方法的研究
•   1.3 前人研究基础
• 第二章 研究内容与研究方法
•   2.1 研究区概况
•   2.2 研究内容
•   2.3 研究方法
•     2.3.1 野外调查与采样
•     2.3.2 室内处理与测定
•     2.3.3 其他数据来源及处理
•     2.3.4 分析方法
•   2.4 技术路线
• 第三章 草地土壤有机碳、全氮含量的空间分布特征
•   3.1 草地土壤有机碳、全氮的预测模型
•     3.1.1 预测模型
•     3.1.2 精度评价
•   3.2 草地土壤有机碳含量的空间分布特征
•     3.2.1 草地土壤有机碳含量的统计特征值
•     3.2.2 草地土壤有机碳含量的空间分布特征
•     3.2.3 草地土壤有机碳含量的等级分布
•   3.3 草地土壤全氮含量的空间分布特征
•     3.3.1 草地土壤全氮含量的统计特征值
•     3.3.2 草地土壤全氮含量的空间分布特征
•     3.3.3 草地土壤全氮含量的等级分布
• 第四章 草地土壤有机碳、全氮影响因素分析
•   4.1 地形因子对土壤有机碳、全氮空间分布的影响
•     4.1.1 海拔对土壤有机碳、全氮空间分布的影响
•     4.1.2 坡度对土壤有机碳、全氮空间分布的影响
•     4.1.3 坡向对土壤有机碳、全氮空间分布的影响
•   4.2 土壤理化性质对土壤有机碳、全氮空间分布的影响
•     4.2.1 土壤类型对土壤有机碳、全氮空间分布的影响
•     4.2.2 土壤全磷含量对土壤有机碳、全氮空间分布的影响
•     4.2.3 土壤含水量对土壤有机碳、全氮空间分布的影响
•   4.3 植被条件对土壤有机碳、全氮空间分布的影响
•     4.3.1 EVI植被指数对土壤有机碳、全氮空间分布的影响
•     4.3.2 植被类型对土壤有机碳、全氮空间分布的影响
•   4.4 气候因素对土壤有机碳、全氮空间分布的影响
•     4.4.1 年平均气温对土壤有机碳、全氮空间分布的影响
•     4.4.2 年累积降水量对土壤有机碳、全氮空间分布的影响
• 第五章 土壤有机碳、全氮主导影响因素分析
•   5.1 土壤有机碳、全氮影响因素相关分析
•     5.1.1 土壤有机碳与影响因素相关性分析
•     5.1.2 土壤全氮与影响因素相关性分析
•   5.2 基于地理探测器的土壤有机碳、全氮影响因素分析
•     5.2.1 风险探测
•     5.2.2 因子探测
•     5.2.3 生态探测
•     5.2.4 交互作用探测
• 第六章 结论与展望
•   6.1 讨论
•   6.2 结论
•     6.2.1 草地土壤有机碳、全氮空间分布特征
•     6.2.2 草地土壤有机碳、全氮空间分布影响因素
•     6.2.3 土壤有机碳、全氮主导影响因素分析
•   6.3 展望
• 参考文献
• 在学期间研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张瑶瑶

导师: 朱高峰,崔霞

关键词: 有机碳,全氮含量,空间分布,影响因素,地统计,地理探测器

来源: 兰州大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 自然地理学和测绘学,畜牧与动物医学

单位: 兰州大学

分类号: S812.2

总页数: 79

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