研究礦區(qū)土壤養(yǎng)分空間變異特征對礦區(qū)土地復墾與生態(tài)保護具有重要意義。選取勝利礦區(qū)土壤作為研究對象,基于地統計學和GIS技術分析土壤養(yǎng)分的空間變異性,并探討地形因子和土地利用類型對其影響。結果表明:研究區(qū)土壤pH、有機質、速效氮、有效磷、速效鉀平均含量分別為8.07、21.59 g/kg、82.91 mg/kg、8.21 mg/kg、257.34 mg/kg;除pH屬于弱變異外,其他養(yǎng)分均屬于中等強度變異;各項養(yǎng)分指標均具有一定的趨勢效應。pH的最適模型是球面模型,有機質、速效鉀的最適模型是線性有基臺模型,速效氮、有效磷的最適模型是指數模型。pH、有機質、速效氮表現為中等空間自相關性;有效磷、速效鉀呈弱空間自相關性。pH由中部向四周逐漸降低;有機質、速效氮高值區(qū)集中在西部高程較大的位置,低值區(qū)分布在受人類擾動較強的中東部;有效磷、速效鉀沒有呈現一定的分布規(guī)律。坡度、坡向、高程、地形濕度指數是造成土壤養(yǎng)分格局差異的主要地形因子;從土地利用方式看,采礦擾動是養(yǎng)分含量較低的重要原因,礦業(yè)用地養(yǎng)分含量顯著低于耕地和草地。 

【文章來源】：土壤. 2020,52(02)北大核心CSCD

【文章頁數】：9 頁

【部分圖文】：

研究區(qū)與樣點分布圖

用GS+9.0軟件擬合半方差函數，以殘差(RSS)最接近于0、決定系數(R2)最接近于1為標準選擇最佳的擬合模型。由表2可知，pH的最適模型是球面模型，有機質、速效鉀的最適模型是線性有基臺模型，速效氮、有效磷的最優(yōu)半方差模型為指數模型。土壤養(yǎng)分各項指標的塊金值(C0)均為正值，說明在當前采樣尺度范圍內，存在由于采樣、測定誤差等隨機因素引起的空間異質性。土壤指標均具有一定的基臺值(C0+C)，說明其受地形、土壤母質等自然因素影響。塊金效應(C0/(C0+C))表示隨機因素引起的異質性占系統總異質性的比例。按照Cambardella等[14]劃分標準，pH、有機質和速效氮的塊金效應在0.501～0.614，表現為中等的空間自相關性，說明其空間變異是由結構因素和隨機因素共同引起的；有效磷和速效鉀的塊金效應均大于0.75，表明隨機因素的影響占主導地位。勝利礦區(qū)土壤養(yǎng)分特性受開采、土地復墾、放牧等因素影響較大，人為因素的差異性和隨機性使得土壤養(yǎng)分空間變異不盡相同；坡度、高程等地形差異造成土壤侵蝕與運移，增強了結構因素的差異，因此不同位置、不同養(yǎng)分指標表現出不同程度的空間變異[15]。土壤養(yǎng)分因子5項指標的變程在1.350～17.240 km，說明它們各自的空間自相關范圍相差較大，空間異質性對尺度的依賴程度不同，應根據各項養(yǎng)分指標的特征調整采樣間隔。2.4 土壤養(yǎng)分的空間分布格局

采用GS+9.0軟件擬合各養(yǎng)分指標的半方差函數理論模型，考慮各向異性和趨勢效應，按照全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級標準，通過ArcGIS 10.4普通克里金插值繪制勝利礦區(qū)土壤養(yǎng)分空間分布圖(圖3)。為了進一步了解其豐缺狀況，本文結合土壤數據的分級標準，統計各等級所占的面積和比例(表3)。研究區(qū)土壤呈中性至強堿性，這與戴萬宏等[16]研究中國地帶性土壤pH分布得到的結果一致。pH呈由中部向四周降低的趨勢，東北部分地區(qū)土壤為中性，圖上深色區(qū)域屬于典型的鹽堿地，表現出較強的堿性。勝利煤田地處干旱、半干旱地區(qū)，降水較少，植被稀疏，土壤侵蝕嚴重，有機質、速效氮含量以中等和缺乏水平為主。其中，有機質含量處于中等和缺乏水平的面積占總面積的98.78%，速效氮含量處于中等和缺乏水平的面積占84.46%。有機質和速效氮的相關性分析顯示，二者相關系數達0.49，呈顯著正相關關系，從插值結果(圖3)也可以看出，二者的空間分布較為相似：含量較高的土壤位于西部高程較大的位置，低值分布在中東部人類活動干擾相對較強的區(qū)域。這可能是由于東二號露天礦周邊多是退化草地，缺乏植被和凋落物的積累，錫林河干涸后沉積沙暴露及東南角堆煤場的影響造成的。研究區(qū)土壤有效磷處于缺乏狀態(tài)，中等及以下水平的面積為695.17 km2，占土地總面積的86.67%。礦業(yè)用地有效磷含量較低，中部及北部耕地位置出現高含量斑塊。速效鉀含量相對較高，很豐富和豐富水平占總面積的97.44%。同樣受到錫林河附近的鹽沼濕地和東南部的堆煤場影響，這兩個位置速效鉀含量偏低。2.5 土壤養(yǎng)分空間分布的影響因素

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