自由学问、坦荡做人分享 http://blog.sciencenet.cn/u/dlg0303 宁夏农林科学院荒漠化治理研究所.助理研究员

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宁南山区小流域农业用地土壤质量特征

已有 3089 次阅读 2013-1-11 15:10 |系统分类:论文交流

土壤质量是植物生产的基石,本文以宁南山区小流域水保经济林林地(山杏、山桃和柠条混交林)、苜蓿地和耕地为研究对象,采用方差分析、非参数检验、PCA分析、熵权系数法、聚类分析和集对分析等方法,开展土壤质量单个指标、综合指标、提升策略等方面的研究,主要取得以下结论:

1.宁南山区农业用地土壤性质分析得出:

不同农业用地土壤粉砂粒、砂粒和粘粒的平均值具有可比性,但差异不显著(p-value>0.05)。

土壤紧实度从表层向深层呈现递增趋势,不同农业用地0-45cm土壤紧实度具有显著差异,苜蓿地土壤紧实度最高,平均值为323.6PSI,林地平均值为252.4PSI,天然草地为245.2PSI,耕地土壤紧实度平均值为205.4PSIpairwise.wilcox.test结果表明苜蓿地和耕地土壤紧实度差异显著(p-value <0.05,采用bonferroni法矫正)。

土壤pH值从土壤表层向深层没有明显的变化趋势,不同农业用地不同土壤层次间土壤ph值差异不显著p-value>0.05

全盐从表层向深层具有增加的趋势,不同农业用地不同土壤层次间土壤全盐测定值差异达到显著水平(p<0.05),在0-20cm土壤层次耕地全盐含量显著高于天然草地和林地,在20-80cm耕地显著高于天然草地、苜蓿地和林地,80-100cm耕地显著高于林地(p值采用bonferroni法矫正)。

有机质从表层向深层具有明显的递减趋势。不同农业用地不同土壤层次间土壤有机质差异显著。多重比较结果表明,0-20cm天然草地土壤有机质显著高于耕地、苜蓿地和林地;20-40cm天然草地和耕地土壤有机质相近显著高于苜蓿地和林地;40cm以下耕地土壤有机质显著高于天然草地、苜蓿地和林地。

全氮从表层向深层具有明显的递减趋势,不同农业用地不同土壤层次间土壤全氮差异显著, 0-20cm天然草地土壤全氮显著高于耕地、苜蓿地和林地;20-40cm天然草地和耕地土壤全氮含量显著高于苜蓿地和林地;40-80cm耕地土壤全氮含量显著高于天然草地、林地和苜蓿地;80-100cm Kruskal Wallis统计检验得出不同农业用地间土壤全氮含量差异显著,p调节采用bonferroni方法得出耕地土壤全氮显著高于林地。

速效氮从表层向深层具有明显的递减趋势,不同农业用地不同土壤层次间土壤速效氮差异显著,0-20cm天然草地土壤速效氮显著高于耕地、苜蓿地和林地,耕地速效氮含量显著高于林地;20-40cm耕地和天然草地土壤速效氮显著高于苜蓿地和林地;40-80cm耕地土壤速效氮显著高于天然草地、林地和苜蓿地;80cm以下耕地土壤速效氮显著高于林地和苜蓿地。

全量磷从表层向深层具有一定的递减趋势,不同农业用地不同土壤层次间土壤全量磷差异显著,0-40cm耕地显著高于苜蓿地、天然草地和林地;40-60cm耕地显著高于林地(p调节采用bonferroni方法);60-80cm耕地显著高于苜蓿地、林地和天然草地;80-100cm耕地显著高于林地、苜蓿地和天然草地。

土壤速效磷从表层向深层具有一定的递减趋势,不同农业用地不同土壤层次间土壤速效磷含量差异性不同,0-20cm耕地土壤速效磷含量显著高于天然草地、苜蓿地和林地,天然草地土壤速效磷显著高于苜蓿地;20-40cm耕地土壤速效磷含量显著高于天然草地、林地和苜蓿地;40cm以下差异不显著。

全钾从表层向深层没有明显的增加或减少趋势,除了40-60cm土壤全钾有显著意义外,其它各层均没有有显著的统计学意义,40-60cm不同农业用地土壤全量钾没有显著的统计学意义(p调节采用bonferroni方法)。

速效钾从表层向深层有明显的递减趋势,0-20cm20-40cm土壤速效钾具有显著的统计学意义,其它各层没有显著的统计意义。多重比较结果表明,0-20cm天然草地、耕地土壤速效钾显著高于林地;20-40cm各农业用地类型土壤速效钾没有显著的差异(p调节采用bonferroni方法)。

不同土地利用类型间土壤呼吸速率差异显著(p-value <0.05, 苜蓿地土壤呼吸速率最强,天然草地、林地和农地在不同的样地排序具有一定的差异。

微生物碳源利用:天然草地在0-10cm土壤层次表现出较高的光密度值,而在10-20cm表现出较低的光密度值,不同的农业用地在不同层次不同的碳源利用上表现出不同的变化趋势。相对于土壤肥力特征来说碳源利用具有更强的变异性,土壤微生物对环境具有更强的敏感性。

    2.宁南山区农业用地表层土壤质量多元分析及综合评价结果得出:

土壤质量因子间的相关关系分析表明,土壤pH值与速效氮具有显著的相关关系;土壤全盐与速效磷具有显著相关关系;土壤有机质与全量氮、速效氮和速效钾之间具有显著相关关系;土壤全量磷与速效磷、速效钾具有显著相关关系;土壤速效氮与pH、有机质、全量氮和速效钾具有显著相关关系;速效磷与全盐、全量磷具有显著相关关系;土壤速效钾与有机质、全量氮、全量磷、速效氮具有显著相关关系,土壤有机质、全磷、速效氮、速效磷、速效钾以及土壤粉砂粒均与土壤微生物功能多样性以及碳源具有显著的相关关系。

土壤化学元素的PCA分析得出,特征值大于1的主要包括前3个主成分可以解释方差变化量的84.78%,第一排序轴代表有机质、全氮、速效氮和速效钾,第二排序轴代表全磷、全钾和速效磷,第三排序轴代表pHPCA排序图排序结果与聚类分析图结果相似,总体来说天然草地和林地土壤肥力差异较大,即天然草地土壤肥力优于林地。

土壤微生物功能多样性PCA分析表明,0-10cm土壤PCA分析,前6个主成分可以解释方差变化量的89.2%,前2个主成分可以解释方差变化量的57.7%PCA排序图与聚类分析图结果相似,天然草地碳源利用能力优于苜蓿地、林地和耕地。10-20cm土壤PCA分析,前5个主成分可以解释方差变化量的87.6%,前2个主成分可以解释方差变化量的59.6%PCA排序图排序结果与聚类分析图结果相似,耕地和林地碳源利用能力优于天然草地和苜蓿地。

耕地土壤肥力指标中,速效钾属于中等水平,土壤有机质、全量氮、全量钾、速效氮、速效磷属于缺乏状态,全量磷属于很缺乏状态。天然草地土壤肥力指标中,土壤有机质、全氮、速氮、速效钾属于中等水平;全钾、速效磷属于缺乏状态,全量磷属于很缺乏状态。林地土壤肥力指标中,全量钾、速效钾缺乏;土壤有机质、全量氮、全磷、速效氮、速效磷很缺乏。苜蓿地土壤肥力指标中,速效钾属于中等水平;有机质、全量氮、全钾属于缺乏状态;土壤全量磷、速效氮、速效磷属于很缺乏状态。

土壤肥力熵权系数法评价得出24个样地综合评价值均处于国家土壤养分分级标准中等等级以下,79.2%的样本处在缺乏(第五)等级。从样本整体变化趋势来看,天然草地土壤肥力综合评价值较高,接近中等水平,林地土壤肥力综合评价值在土壤肥力缺乏等级标准门限值下线上下浮动,同时有3个林地样本处在很缺乏状态。

   土壤肥力集对分析得出,天然草地〉耕地〉苜蓿地〉林地,结论与熵权系数法得出的总体趋势相似。

   3.小流域土壤质量提升策略

提倡保护性农业理念,实施土地平整技术,大力发展保护性耕作。

加大人工草地管理力度,实行草粮轮作,促进草地农业的可持续发展。

加大水保经济林的抚育管理,促进成林速度,改善土壤质量。
 
 
 
 

2012   宁夏大学学位论文  宁南山区小流域农业用地土壤质量特征



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