1、DOI:10.12356/j.2096-8884.2023-0034研究论文 莱州湾南岸土壤盐碱程度与养分含量空间变异杨泽坤,孙佳,褚建民*,刘浩,甘红豪,张倩中国林业科学研究院林业研究所,国家林业和草原局滨海林业研究中心,北京 100091摘要:【目的】探究莱州湾南岸土壤可溶性盐含量、pH 值和养分的空间分布特征,为我国北方滨海盐渍土区脆弱生境生态保护与修复提供科学依据。【方法】以莱州湾南部海岸线以南 30 km 的区域为研究对象,基于 3 km 距离的网格化布点法采集313 个样点 020、2040、4060 cm 深度的土壤样品,经室内测定结合地统计学原理与地理信息系统等方法,揭示不同土
2、层可溶性盐含量、pH 值及表层土壤各养分指标的空间变异性特征。【结果】1)研究区域 020、2040、4060 cm 土层可溶性盐含量分别介于 0.198.44、0.149.86、0.1810.61 gkg1之间,各土层平均土壤可溶性盐含量分别为 1.231.65、1.421.73、1.481.72 gkg1,盐渍化等级以非盐渍化土为主,盐渍化类型以硫酸盐氯化物型及氯化物硫酸盐型为主,土壤含盐量随土层深度增加而增加。各土层可溶性盐含量空间分布不均,020 cm 土层土壤盐分呈中等程度的空间自相关性,2040 cm和 4060 cm 土层盐分空间自相关性较强。2)研究区域 020、2040、40
3、60 cm 土层土壤 pH 值分别介于 7.049.38、7.049.66、7.089.79 之间,各土层平均土壤 pH 值分别为 8.170.46、8.390.47 和 8.460.46,整体以非碱性等级为主;020 cm 土层 pH 值呈中等程度的空间自相关特征,2040 cm 和 4060 cm 土层 pH 值空间自相关性较强。3)研究区域表层土壤有机质、全磷和全钾含量介于 0.2830.29、0.201.29、15.4423.01 gkg1 之间,平均含量分别为 9.706.50、0.590.21和 19.211.31 gkg1;有效氮和速效钾的含量介于 1.3366.72mgkg1和
4、 24.90248.20 mgkg1 之间,平均含量分别为12.679.62mgkg1和 94.6445.60 mgkg1。土壤有机质和速效钾含量呈由海到陆沿平行于海岸线的方向带状增加的分布趋势,空间自相关性较强。有效氮、全磷、全钾空间分布不均,呈中等程度的空间自相关特征。【结论】莱州湾南岸土壤盐碱程度和养分含量总体呈较低水平且空间分布不均,各指标空间变异在不同程度上受到结构性因素与随机性因素的共同影响,人为活动、土壤质地与植被生长状况是莱州湾南岸土壤盐碱与养分空间变异的主控因素。本研究可为我国陆地生态系统脆弱生境生态保护与精准修复、北方滨海盐渍土科学管理与利用、边际土地产能提升与固碳增汇等工
5、作提供理论依据。关键词:莱州湾南岸;盐渍土区;土壤盐碱;土壤养分;地统计学;空间变异性中图分类号:S151.9文献标识码:A文章编号:2096 8884(2023)04 0010 13SpatialVariabilityofSoilSalt-alkaliandNutrientsContentintheSouthCoastofLaizhouBayYang Zekun,Sun Jia,Chu Jianmin*,Liu Hao,Gan Honghao,Zhang QianResearch Institute of Forestry,Chinese Academy of Forestry;Coasta
6、l forestry Research Center,National Forestry and Grassland Administration,Beijing 100091,ChinaAbstract:【Objective】The spatial variability distribution characteristics of soil soluble salt content,pH and nutrients in the southerncoast of Laizhou Bay were explored to provide scientific basis for ecolo
7、gical protection and restoration of vulnerable habitats incoastal saline soil areas in northern China.【Method】The area 30 km south of the southern coastline of Laizhou Bay were selectedas the research object,313 soil samples at depths of 020,2040,and 4060 cm were collected by the grid sampling metho
8、d at adistance of 3 km.The spatial variability characteristics of total soluble salt content,pH in different soil layers and surface soilnutrient indexes were revealed by laboratory experimental determination and analysis,combined with geostatistics and geographicinformation systems.【Result】1)The so
9、luble salt content of 020,2040 and 4060 cm soil layers in the study area were between0.198.44,0.149.86 and 0.1810.61 gkg1,respectively.The average soil soluble salt content of each soil layer were 1.231.65,1.421.73 and 1.481.72 gkg1,respectively.The main salinization grade was non-salinization.The m
10、ain salinization type weresulfate-chloride type and chloride-sulfate type.The soil salt content increased with the increase of soil depth.The spatial distributionof total soluble salt content in each layer was uneven.The spatial autocorrelation of soil salinity in 020 cm soil layer was moderate,and
11、the spatial autocorrelation of soil salinity in 2040 cm and 4060 cm soil layers was strong.2)The soil pH values of 020,2040and 4060 cm soil layers in the study area were between 7.049.38,7.049.66 and 7.089.79,respectively.The average soil pH 收稿日期:2023-04-28;接受日期:2023-05-24 基金项目:中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金
12、(CAFYBB2020SZ001-3,ZDRIF201710)第一作者 The first author.E-mail:;*通讯作者 Author for correspondence.E-mail: 第 3 卷第 4 期陆地生态系统与保护学报Vol.3No.42023 年 8 月Terrestrial Ecosystem and ConservationAug.2023values of 020,2040 and 4060 cm in the study area were 8.170.46,8.390.47 and 8.460.46,respectively.The non-alkalin
13、e wasthe main grade.The pH value of 020 cm soil layer showed moderate spatial autocorrelation,and the pH value of 2040 cm and4060 cm soil layers had strong spatial autocorrelation.3)The contents of organic matter,total phosphorus and total potassium in thesurface soil of the study area were between
14、0.2830.29,0.201.29 and 15.4423.01 gkg1,and the average contents were 9.706.50,0.590.21 and 19.211.31 gkg1,respectively.The contents of available nitrogen and available potassium were between 1.3366.72and 24.90248.20 mgkg1,and the average contents were 12.679.62 and 94.6445.60 mgkg1,respectively.The
15、content of soilorganic matter and available potassium increased from sea to land along the direction parallel to the coastline,with strongspatial autocorrelation.The spatial distribution of available nitrogen,total phosphorus and total potassium was uneven,showingmoderate spatial autocorrelation cha
16、racteristics.【Conclusion】The soil salt-alkali and nutrients content in the southern coast ofLaizhou Bay were generally low and the spatial distribution was uneven.The spatial variation of each index is affected by structuralfactors and random factors to varying degrees.Human activities,soil texture
17、and vegetation growth were the main controlling factorsof spatial variation of soil salt-alkali and nutrients in the southern coast of Laizhou Bay.This study can provide theoretical for theecological protection and precise restoration of fragile habitats in Chinas terrestrial ecosystem,the scientifi
18、c management andutilization of coastal saline soil in the north of China,and the improvement of marginal land productivity and carbon sequestration.Keywords:south coast of Laizhou Bay;saline soil area;soil salt-alkali;soil nutrients;geostatistics;spatial variability.莱州湾位于渤海湾南部黄河入海口东侧,其南岸是我国北方典型的淤泥质海
19、岸和边际土地,开发利用的生态环境风险高,但潜在的产能提升空间大(曹晓风等,2021)。近年来该地区进行了大规模的滩涂围垦与海岸带资源开发等人为活动,在一定程度上缓解了经济发展与生态保护之间的矛盾,但海岸与近海工程的建设改变了海陆交互关系,导致自然海岸线被裁弯取直,自然属性被更改甚至消失(宋百媛等,2019),并最终引发了泥质海岸退化、滩涂湿地资源锐减、植被生态系统逆向演化、生物多样性降低等生态问题(卢晓宁等,2016)。盐碱程度高、养分贫瘠、立地条件复杂多样是制约在该地区开展盐渍土改良与合理利用、防护林建设与城乡绿化、地力提升与固碳增汇等相关工作的重要因素(胥伟华等,2022;杨劲松等,202
20、2;李晓光等,2017;孙洪刚等,2010)。研究该区域土壤盐碱与养分含量的空间分布特征,可为盐渍土科学管理及生态保护与修复提供参考依据(杨劲松,2008)。土壤是时间和空间变异的连续体,具有随机性和规律性双重特征(郭旭东等,2000)。已有研究表明,在对土壤属性的空间分布特征进行定量预测和分析时,采用地统计学方法可大幅缩短采样时间、节省人力物力并提高采样效率与预测的准确性,弥补了传统统计学在土壤属性空间变异研究中的不足(王其兵等,1998;陈慧选等,1994;Webster and Nortcliff,1984;Campbell,1978)。近年来,“3S”技术与地统计学相结合已成为研究不同
21、尺度下土壤属性空间变异的主要方法(贾振宇等,2016)。目前利用此方法已对黄土高原流域(孙骞等,2020;陈卫国等,2015;连纲等,2008)、河套平原(马贵仁等,2022;陈强等,2020)、东北黑土地区(高凤杰等,2018)等区域的土壤属性变异特征开展了较多研究,滨海盐渍土土壤属性空间变异的相关研究主要集中于黄淮海平原地区(张华兵等,2018;李二焕等,2016)以及辽东湾、渤海湾、黄河三角洲等地区(王瑞燕等,2020;刘文全等,2019;杨晓潇等,2019;臧亮等,2017;王卓然等,2016;吕真真等,2014),而针对莱州湾南岸区域土壤盐碱与养分的相关研究较少,该区域土壤盐碱程度及
22、养分空间变异性分布的特征与规律尚不明确,在一定程度上影响了该区域盐渍土的科学管理与利用。本研究以莱州湾南部海岸线以南 30 km 的区域为研究对象,采用实地采样测定结合传统统计分析方法、地统计学方法与地理信息系统等数据分析方法,揭示不同土层可溶性盐含量、pH 值及各养分指标的空间变异性特征,使用普通克里金法绘制研究区域土壤盐碱与养分的空间分布插值图,为在莱州湾南岸地区开展沿海防护林建设、盐碱困难立地治理、海岸带生态保护与修复等相关研究提供参考依据。1材料与方法1.1研究区概况研究区位于山东省潍坊市北部,小清河口以东胶莱河口以西,莱州湾海岸线以南 30 km(1184311936 E、36473
23、724 N),主要包括潍坊市寒亭区、昌邑市及寿光市的北部地区,面积约 3 040 km2,第 4 期杨泽坤,等:莱州湾南岸土壤盐碱程度与养分含量空间变异11土地利用方式以盐田、农田、沿海滩涂、工业用地和草地为主。地形平坦,以平原地貌为主,南部地势略高,向北部冲积平原缓缓倾斜,平均海拔约 7.2 m。土壤类型以盐土和潮土为主,研究区域北半部分土壤中含有海相沉积物,海岸地貌为粉砂淤泥质海岸。该区域属于暖温带季风型半湿润大陆性气候,四季分明光照充足,近10 a 平均气温为13.4,平均降水量为683.7 mm,主要集中在79 月份,蒸发量为1 955.7 mm。受土地利用及海洋的影响,研究区域北部植
24、被主要以能耐强盐碱的甘蒙柽柳(Tamarix austromongolica)、盐地碱蓬(Suaeda salsa)、补血草(Limonium sinense)等为主。向南盐分较低的区域分布有芦苇(Phragmites australis)、鹅绒藤(Cynanchum chinense)、香蒲(Typha orientalis)、猪毛菜(Kali collinum)、獐毛(Aeluropus sinensis)、狗尾草(Setaria viridis)、苦荬菜(Ixeris polycephala)等。农田作物主要以小麦(Triticum aestivum)、玉蜀黍(Zea mays)、陆地棉
25、(Gossypium hirsutum)为主;人工林树种以刺槐(Robinia pseudoacacia)、榆树(Ulmus pumila)、臭椿(Ailanthus altissima)、白蜡树(Fraxinuschinensis)等为主。1.2研究方法 1.2.1 采样点布设本研究的落界基于 2021 年 9 月遥感影像和行政区划数据(图 1,数据来源:山东省地理信息公共服务平台 https:/),参照海岸线调查技术规范(DB 37/T 3588-2019)结合遥感图像目视解译与实地踏查情况,在 ArcGIS 10.8.2 软件中对海岸线轮廓信息进行矢量化提取(栗云召等,2012),计算出
26、距海岸线 30 km 的陆地侧范围为研究区域,按照 3 km 的距离网格化均匀布设 313 个采样点。1.2.2 土壤样品采集与分析于 2021 年 10 月进行土壤样品的采集,在每个网格中心点周围 100 m100 m 范围内,采用五点取样法使用原位取土器钻取 020、2040、4060 cm 深度的土壤样品,每点样品充分混合后带回实验室阴干,采样时记录采样点 GPS 坐标与土地利用方式等信息。1.2.3 土壤样品测定土壤容重(soil bulk density,SBD)采用环刀法测定,土壤可溶性盐(total soluble salt,TSS)含量采用烘干残渣法测定(水土比 51)(鲍士旦
27、,2000),土壤 pH 值采用电位法测定(水土比 51),土壤有机质(organic matter,OM)含量采用重铬酸钾外加热法测定(LY/T 1237-1999),有效氮(available 垦利区寿光市平度市河口区莱州市寒亭区广饶县东营区利津县青州市12000 E11900 E3800 N3700 N040km20采样点 Sampling pointsN!昌邑市图1莱州湾南岸采样点位置示意图Fig.1MapofsamplinglocationsonthesoutherncoastofLaizhouBay12陆地生态系统与保护学报第 3 卷NO3SO24HCO3CO23nitrogen,
28、AN)含量采用 KCl 溶液浸提连续流动分析仪法测定(LY/T 1228-2015),全磷(total phosphorus,TP)、全钾(total potassium,TK)含量采用 HClO4-HNO3-HF 高压罐消解电感耦合等离子体发射光谱法测定,速效钾(rapidly available potassium,RAK)、Ca2+、Na+、Mg2+含量采用 NH4Ac 浸提电感耦合等离子体发射光谱法测定(Ochoa-Hueso et al.,2014),、Cl和 含量采用离子色谱法测定(HJ/T84-2001),、含量采用双指示剂滴定法测定(LY/T 1251-1999)。1.3数据处
29、理与分析 1.3.1 经典统计分析采用平均值、标准差、极值以及变异系数(coefficient of variation,CV)来体现土壤各指标总体分布的统计特征及变异性大小。变异系数即样点数据标准差与均值的比值,反映数据的离散程度,一般认为CV10%为弱变异,10%CV100%为中等程度变异,CV100%为强变异。数据中的特异值会导致“比例效应”在一定程度上掩盖数据分布的空间特征并降低插值精度(冯益明等,2004),且数据服从或近似服从正态分布是进行后续地统计分析与插值分析的前提,故在分析实验数据前使用 3 倍标准差法剔除异常值,并对数据进行 Box-Cox 正态化转换后进行 Z-score
30、 标准化处理以消除数据非正态分布和量纲差异。处理后的各变量数据均通过正态分布检验、方差齐性检验,以上步骤在SPSS 软件中进行。使用CANOCO 5 软件对土壤各盐碱及养分指标与各影响子进行蒙特卡洛置换检验和冗余分析(redundancy analysis,RDA),探索 2 个数据集之间及内部的联系,各影响因子的说明及数据来源如表 1 所示。表1影响因子说明及数据来源Table1Descriptionanddatasourceofinfluencefactors影响因子Influence factors数据说明Description of influence factors数据来源Data
31、source of influence factors人工干扰强度Artificialdisturbanceintensity(ADI)滩涂湿地、草地、盐田、灌木地、林地,耕地利用类型分别赋值15根据实地调查结果,按照不同土地利用方式对应的人工干扰强度进行排序并按等级赋值。增强植被指数Enhancedvegetation index(EVI)反应植被生长状况,克服了归一化植被指数(normalized differential vegetationindex,NDVI)绿度过饱和受土壤水分干扰大的缺点按点提取自Terra卫星Modis传感器数据2021年10月份月度合成产品,数据来自美国宇航局
32、土地进程分布式活动档案中心网站(https:/lpdaac.usgs.gov),空间分辨率为1 km。细粒矿物组分Fine mineralfraction(FMF)土壤机械组成中非砂粒(粉砂粒与粘粒粒径0.625 mm)所占比例按点提取自世界土壤数据库(harmonized world soil database,HWSD)数据集(v1.2),数据来自联合国粮农组织网站(https:/www.fao.org),空间分辨率为1 km。距海岸线距离Distance tocoastline(D)采样点距离海岸线的距离根据采样点中心坐标与海岸线矢量数据,在ArcGIS 10.8.2软件中采用最小邻近法
33、计算得出。高程 Elevation(ELE)采样点所在区域地形特征按点提取自ASTER数字高程模型(digital elevation model,DEM)数据,经ArcGIS 10.8.2软件重分类处理,来源为美国宇航局阿拉斯加卫星设备处网站(https:/search.asf.alaska.edu),空间分辨率为12.5 m。坡度 Slope(SLP)坡向 Aspect(ASP)年平均气温Annual meantemperature(AMT)2020年10月2021年10月全年平均气温按点提取自中国1 km分辨率逐月平均气温数据集(1901-2021)(彭守璋,2019)和中国1 km分辨
34、率逐月降水量数据集(1901-2021)(彭守璋,2020),数据来源于“国家青藏高原科学数据中心”(http:/)。年降水量Yearly rainfall(YR)2020年10月2021年10月全年总降水量第 4 期杨泽坤,等:莱州湾南岸土壤盐碱程度与养分含量空间变异13 1.3.2 地统计分析半变异函数是地统计学中非常重要的工具之一,可量化变量的空间相关性并用于空间插值、空间预测确定最优采样密度、验证空间自相关性假设等。通过半变异函数描述土壤各属性的空间结构特征,其计算公式如下:(d)=12N(d)N(d)i=1Z(xi)Z(xi+d)2(1)(d)N(d)Z(xi)和Z(xi+d)xix
35、i+d(d)式中,为对应采样点间距 d 的半变异函数值,为间距为 d 的点的对数,分别表示和 处的土壤属性。使用经验半变异模型(指数模型、球形模型、线性模型和高斯模型)将经公式(1)计算得出的 d-散点图进行拟合,根据拟合结果的决定系数 R2与残差平方和(residual sum of squares,RSS)判断最优模型并得出半变异函数图像的各拟合参数,以上步骤在 GS+V9.0 软件中进行。1.3.3 插值分析根据半变异模型拟合参数使用普通克里金法进行插值分析,绘制研究区域土壤盐碱与养分的空间分布图。根据表 2 滨海地区土壤盐渍化与碱性等级划分标准(王遵亲等,1993)与表 3 土壤养分含
36、量分级标准(张福锁,2006)对各土层土壤盐碱与养分等级所占比例进行统计,以上步骤在 ArcGIS 10.8.2 与Excel 软件中进行。2结果与分析2.1土壤盐碱与养分的基本统计特征莱州湾南岸土壤各盐碱及养分指标的描述性统计分析结果表明,020、2040、4060 cm 土层可溶性盐含量分别介于 0.198.44、0.149.86、0.1810.61 gkg1之间,各土层平均土壤可溶性盐含量分别为 1.231.65、1.421.73、1.481.72 gkg1;土壤 pH 值分别介于 7.049.38、7.049.66、7.089.79 之间,各土层平均土壤 pH 值分别为 8.170.4
37、6、8.390.47 和 8.460.46(表 4)。根据滨海地区土壤盐渍化 表2滨海地区土壤盐渍化与碱性等级划分标准Table2Classificationstandardofsoilsalinizationandalkalinegradeincoastalarea盐渍化等级Salinization grade土壤可溶性盐Total soluble salt/(gkg1)碱性等级Alkaline gradepH值pH value非盐渍化 Non-salinization1.0非碱性 Non-alkaline8.5轻度盐渍化 Slight salinization1.02.0轻度碱性 Slig
38、ht alkaline8.59.0中度盐渍化 Moderate salinization2.04.0中度碱性 Moderate alkaline9.09.5重度盐渍化 Severe salinization4.06.0重度碱性 Severe alkaline9.510盐土 Saline soil6.0碱土 Alkaline soil10 表3土壤养分含量分级标准Table3Classificationstandardofsoilnutrientscontent指标Index极缺乏Extremely deficient很缺乏Very deficient缺乏Deficient中等Medium丰富R
39、ich很丰富Very rich有机质 Organic matter/(gkg1)661010202030304040有效氮 Availablenitrogen/(mgkg1)303060609090120120150150全磷 Total phosphorus/(gkg1)0.20.20.40.40.60.60.80.80.11速效钾 Rapidly availablepotassium/(mgkg1)30305050100100150150200200全钾 Total potassium/(gkg1)55101015152020252514陆地生态系统与保护学报第 3 卷与碱性等级划分标准(
40、表 2),区域整体平均为轻度盐渍化等级,土壤碱性等级为非碱性等级,pH 值与可溶性盐含量随着土层深度增加均逐渐增大。研究区域各深度土壤可溶性盐含量变异系数均大于 100%,属于强变异范围;pH 值变异系数低于 6%,为弱变异。土壤可溶性盐含量与 pH 值的变异系数均随着土层深度增加而降低,表明浅层土壤盐碱程度空间分布不均且变异性高于底层。研究区域表层土壤有机质、全磷和全钾含量介于 0.2830.29、0.201.29、15.4423.01 gkg1 之间,平均含量分别为 9.706.50、0.580.21 和 19.211.31 gkg1;有效氮和速效钾的含量介于 1.3366.72 和24.
41、90248.20 mgkg1 之间,平均含量分别为 12.679.62 和 94.6445.60 mgkg1。参照土壤养分含量分级标准(表 3),研究区域表层土壤有机质含量处于很缺乏等级,有效氮含量处于极缺乏等级,全磷和速效钾的平均含量处于缺乏等级,全钾平均含量处于中等水平。从变异系数看,除全钾为弱变异外,其余各养分指标均为中等变异,整体变异强度从高到低分别为有效氮有机质速效钾全磷全钾。除土壤pH 整体符合正态分布外,其余指标均服从对数正态分布。冗余分析结果表明,前个排序轴累计解释了土壤盐碱及养分方差的 47.48%,其中第 1、第 2 排序轴分别解释了方差的 23.72%和 14.45%(表
42、 5),故可使用前 2 个轴上各影响因子的排序情况来反映其对盐碱及养分指标差异的影响。由 RDA 分析结果中前 2 个轴的二维排序结果可知,土壤养分与含盐量、pH 值 3 者间均呈负相关关系(图 2),采样点的坡度、坡向以及年平均气温、年降水量与盐碱及养分间 表4土壤盐碱与养分含量统计特征Table4Statisticalcharacteristicsofsoilsalt-alkaliandnutrientscontent指标Index采样深度Samplingdepth/cm最大值Maximum最小值Minimum平均值Mean标准差Standarddeviation变异系数Coefficie
43、nt ofvariation/%分布类型Distributiontype土壤可溶性盐Total soluble salt/(gkg1)0208.440.191.231.65134.47LN20409.860.141.421.73121.39LN406010.610.181.481.72116.49LNpH值 pH value0209.387.048.170.465.63N20409.667.048.390.475.52N40609.797.088.460.465.44N有机质 Organic matter/(gkg1)02030.290.289.706.5067.00LN有效氮 Availab
44、le nitrogen/(mgkg1)02066.721.3312.679.6275.96LN全磷 Total phosphorus/(gkg1)0201.290.200.580.2135.22LN速效钾 Rapidly availablepotassium/(mgkg1)020248.2024.9094.6445.6048.19LN全钾 Total potassium/(gkg1)02023.0115.4419.211.316.83LN注:LN:对数正态分布 Lognormal distribution;N:正态分布 Normal distribution。表5盐碱及养分指标与影响因子的 R
45、DA 排序计算结果Table5RDAordinationcalculationresultsofsaline-alkaliandnutrientindexesandinfluencingfactorsRDA排序轴 RDA sort axis第1轴 Axis 1第2轴 Axis 2第3轴 Axis 3第4轴 Axis 4特征值 Eigenvalues0.237 20.144 50.059 60.033 5累计解释变量 Explained variation cumulative/%23.7238.1744.1347.48非典型相关 Pseudo-canonical correlation0.86
46、9 70.765 50.729 60.603 7累计解释拟合变量 Cumulative variation/%47.4176.2888.1894.88第 4 期杨泽坤,等:莱州湾南岸土壤盐碱程度与养分含量空间变异15SO24HCO3的相关性较低。第 1 排序轴的正方向附近显示 Na+、Cl、和 Ca2+是莱州湾南岸表层土壤盐分的主要成分,土壤盐分与离子含量呈强负相关关系,第 2 排序轴的负方向上 CO32 含量主要解释了 pH 的差异。人工干扰强度、增强植被指数、土壤容重、距海岸线距离、细粒矿物组分及高程在各序轴上载荷较高,主要解释了土壤各养分指标的差异。HCO3NO3CO23SO24各影响因
47、子的蒙特卡洛置换检验结果表明,表层土壤中 Na+含量、样点距海岸线距离、含量、含量、土壤细粒矿物组分、Ca2+含量、Mg2+含量、人工干扰强度、含量、Cl含量对土壤盐碱及养分差异的影响较大(表 6)。结合 RDA 排序结果可知,增强植被指数、土壤容重、高程因子与距海岸线距离和土壤细粒矿物组分之间,以及含量与 Cl含量之间的相关性极强而被模型识别为共线性因子,导致方差解释率和贡献率较低而未通过置换检验,但对研究区域盐碱及养分的差异同样具有较大影响。年降水量、年平均气温、坡度以及坡向因子与各盐碱及养分指标间的相关性较低,对盐碱及养分变异的影响不显著。上述分析结果表明,相对于近海区域,距离海岸线位置
48、越远的地区其对应的地势整体相对更高,受到人工因素干扰的影响更大,且植被生长情况相对更好,土壤相应地表现出盐碱化程度降低而土壤细粒矿物组分、土壤容重及土壤养分含量增加的趋势。2.2土壤盐碱与养分空间变异的地统计学分析对研究区域各采样点的空间位置信息与土壤盐碱、养分指标进行半变异函数模型拟合(图 3),发现拟合模型以指数模型与球面模型为主,从拟合模型决定系数与拟合残差来看拟合效果整体较好(表 7)。研究区域表层土壤可溶性盐含量与 pH 值的块金值/基台值显著高于底层。表层土壤养分指标中土壤有机质和速效钾具有强空间自相关性,其余养分指标均处于中等程度的空间自相关性范围内。土壤有效氮、全磷、全钾的空间
49、变异均在不同程度上受到随机性因素(如施肥、耕作、土壤改良等各种人为因素)与结构性因素(如土壤母质、气候、地形、土壤类型等自然因素)的共同影响,各养分指标空间自相关性由高到低排序分别为:有机质速效钾全磷有效氮全钾。拟合结果中各养分指标变程大于采样距离与最大采样点距离,表明采样点间距设置合理,在变程范围内具有空间自相关性,满足后续空间插值和制图的要求。0.81.00.60.8第2排序轴 Axis 2第1排序轴 Axis 1ADIYRAMTEVIFMFSBDDSLPASPClOMTPTKTSS1TSS2TSS3pH1pH2pH3HCO3Na+Ca2+CO32SO42NO3Mg2+ANRAKELE注:
50、TSS1、TSS2、TSS3、pH1、pH2、pH3:020、2040、4060 cm 的土壤可溶性盐含量和 pH 值。OM:有机质;AN:有效氮;TP:全磷;RAK:速效钾;TK:全钾。下同。图中红色箭头在各轴上的投影长度代表影响因子对盐碱及养分变异的解释程度,箭头之间的角度代表变量间的相关性,越接近 90相关性越小,越接近 0或 180对应正相关或负相关性越强。TSS1,TSS2,TSS3,pH1,pH2 pH3:soil total soluble salt content and pH value of 020,2040and 4060 cm.OM:organic matter.AN: