荒漠綠洲區(qū)土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征及驅(qū)動(dòng)因素

劉靖宇,尹 芳,劉 磊,蔣 磊,郭 帥(.長(zhǎng)安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院,陜西 西安 70054；.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局烏魯木齊自然資源綜合調(diào)查中心,新疆 烏魯木齊 830057；3.長(zhǎng)安大學(xué)土地工程學(xué)院,陜西 西安 70054)

土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)最大的營(yíng)養(yǎng)庫(kù),是地表生物主要的物質(zhì)來(lái)源,更是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)[1].生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)是研究生態(tài)交互作用和過程中多種化學(xué)元素及生物系統(tǒng)能量平衡的科學(xué),是一門綜合生態(tài)學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)等多學(xué)科基本原理,研究生態(tài)系統(tǒng)能量、元素平衡(主要為C、N、P 元素)的學(xué)科[2],其中C 是構(gòu)成有機(jī)物骨架的基礎(chǔ),N、P 是酶、遺傳物質(zhì)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)的基本組成部分,是評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量和植被狀況的重要指標(biāo),也被認(rèn)為是評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的重要手段.近年來(lái),隨著對(duì)生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)的研究不斷發(fā)展,研究對(duì)象也由單一目標(biāo)向大氣植物水凋落物土壤微生物等全生態(tài)鏈條拓展,極大的促進(jìn)了人類對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)元素動(dòng)態(tài)平衡的認(rèn)識(shí)[3].土地利用方式是指人類為了一定目的,對(duì)土地進(jìn)行使用、保護(hù)和改造的活動(dòng),不同的土地利用方式會(huì)影響土壤生態(tài)環(huán)境狀況[4].深度剖析土地利用方式與土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征的內(nèi)在聯(lián)系,可以為合理配置土壤資源、消除土壤低產(chǎn)和提高土壤肥力等級(jí)等提供科學(xué)依據(jù).

近年來(lái),國(guó)內(nèi)外學(xué)者就不同土地利用方式對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響進(jìn)行了一系列的研究,并取得了一定進(jìn)展.在亞熱帶丘陵區(qū)以及Pampas 地區(qū)的研究認(rèn)為,土地利用方式對(duì)區(qū)域土壤養(yǎng)分質(zhì)量以及生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征的影響較小[5-6];而在晉西黃土區(qū)、高寒山區(qū)以及沙地系統(tǒng)的研究發(fā)現(xiàn),土地利用方式對(duì)土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征影響明顯,其中林地、草地的土壤養(yǎng)分狀況要好于農(nóng)田[7-11].但是目前針對(duì)荒漠綠洲區(qū),特別是針對(duì)塔里木盆地相關(guān)領(lǐng)域的研究較少,僅局限于天山南坡的渭庫(kù)綠洲[12-13],對(duì)土壤理化性質(zhì)在垂向上的變化研究仍存在不足,需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究.

南疆地處西北荒漠干旱區(qū),是世界上自然條件最惡劣的地區(qū)之一,但同時(shí)也是我國(guó)重要的生態(tài)功能區(qū)和資源潛力區(qū),承擔(dān)著西北地區(qū)生態(tài)安全屏障和國(guó)家戰(zhàn)略性能源資源保障的重要使命.近年來(lái),受全球氣候變暖的影響,中低緯度干旱區(qū)降雨量明顯降低[14],地區(qū)生態(tài)環(huán)境面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn).基于此,本文以塔里木盆地東北緣的農(nóng)二師塔里木墾區(qū)為研究對(duì)象,共布設(shè)土壤采樣點(diǎn)645 個(gè),采集土壤樣品3870 件,分析TN、SOC、TC、TK、TP 和pH 值等6 項(xiàng)土壤化學(xué)指標(biāo),解析以上指標(biāo)在耕地、園地、林地和裸地中及不同土壤深度的分布特征;并從塔里木河流域土壤質(zhì)地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中提取土壤容重、飽和度、堆積密度、電導(dǎo)率、黏土含量和孔隙度等6 項(xiàng)土壤物理性質(zhì)指標(biāo),探討不同土壤理化性質(zhì)、不同土地利用方式對(duì)區(qū)內(nèi)w(C):w(N)、w(C):w(P)、w(N):w(P)等土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征的影響,以期為典型荒漠綠洲區(qū)植被恢復(fù)與養(yǎng)分配置提供參考依據(jù).

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)地處亞歐內(nèi)陸腹地(圖1),塔里木盆地東北緣,塔里木河和孔雀河下游,涉及行政區(qū)域包括新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)二師31、32、33 團(tuán),地理坐標(biāo)為86°86′～87°35′N,40°59′～40°98′E,面積約 864.60hm2,呈條帶狀分布.研究區(qū)屬暖溫帶大陸性荒漠干旱氣候,地勢(shì)西北高東南低,整體較為平坦.受塔克拉瑪干沙漠的影響,地表蒸發(fā)強(qiáng)烈,年平均溫度為12.6℃,年平均降水量為 52.4mm.植被以胡楊(Populus euphratica)、檉柳(Tamarix ramosissima)、甘草(Glycyrrhiza inflate)和蘆葦(Phragmites australis)為主,灌耕棕漠土、沼澤土、鹽漬土等是研究區(qū)的主要土壤類型.耕地、林地、園地、裸地和建設(shè)用地等為區(qū)內(nèi)主要土地利用方式,棉花、蘋果、香梨等是當(dāng)?shù)刂匾a(chǎn)業(yè).

圖1 研究區(qū)位置和采樣點(diǎn)位置Fig.1 Location plots of the study area and sampling sites

1.2 樣品采集與分析

綜合考慮研究區(qū)土地利用方式,在研究區(qū)布設(shè)采樣點(diǎn)645 個(gè),其中耕地樣點(diǎn)170 個(gè),裸地樣點(diǎn)181 個(gè),林地樣點(diǎn)249 個(gè),園地樣點(diǎn)45 個(gè).2020年5～8月,在0～180cm深度范圍內(nèi),以30cm的均等間隔,分6個(gè)層位共采集土壤樣品3870 件,樣品采集以地球化學(xué)樣品采集方法為依據(jù)[15].樣品運(yùn)輸至實(shí)驗(yàn)室后風(fēng)干,過20目篩去除雜質(zhì),留取300g 裝入潔凈的樣品袋內(nèi)待測(cè).

測(cè)定實(shí)驗(yàn)在新疆有色地質(zhì)勘查局分析測(cè)試中心進(jìn)行,標(biāo)準(zhǔn)參照地球化學(xué)樣品分析測(cè)試方法[16].測(cè)定項(xiàng)目為:TN、TC、TP、TK、SOC、pH 值.其中SOC使用總鉻酸鉀容量法測(cè)定;TC 使用燃燒紅外吸收光譜法;TN 使用凱氏定氮法測(cè)定;TP、TK 使用X 射線熒光光譜法測(cè)定;pH 值使用離子電極法測(cè)定.

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2020 對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,采用SPSS 24.0 和Origin 2018 分別對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行Pearson相關(guān)性檢驗(yàn)、ANOVO 方差分析和相應(yīng)圖表繪制,并利用Duncan 法對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行多重比較.同時(shí)使用Canoco 5.0 對(duì)土壤理化性質(zhì)與生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征進(jìn)行冗余分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 表層土壤的化學(xué)性質(zhì)

由表1 可知,研究區(qū)總體TC、SOC、TK、TN、TP 元素的含量均值分別為 25466.43,4658.14,22437.84,438.20,572.12mg/kg;pH 值的均值為8.59.按照第二次全國(guó)土壤普查土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),其中TN元素含量均值達(dá)到了六級(jí)水平(<500mg/kg),最大值為三級(jí)水平(1000～1500mg/kg),反映了研究區(qū)的氮元素處于缺乏狀態(tài);SOC 元素均值處于五級(jí)水平(3480～5800mg/kg),最大值處于二級(jí)水平(17401～23202mg/kg),說(shuō)明區(qū)內(nèi)部分土地處于碳缺乏狀態(tài).TP元素的含量均值處于四級(jí)水平(400～600mg/kg),最大值處于一級(jí)水平(>1000mg/kg),整體含量符合正常水平;TK 元素的含量均值處于二級(jí)水平(20000～25000mg/kg),最大值處于一級(jí)水平(>25000mg/kg),整體含量豐富.原因可能是研究區(qū)土壤主要以風(fēng)成沙為其成土母質(zhì),土壤顆粒是以石英、長(zhǎng)石等原生礦物組成的粉沙粒為主,質(zhì)地粗且松散,不利于TN、SOC 等的積累.除pH 值的變異系數(shù)小于0.1,TC、SOC、TK、TN、TP 元素的變異系數(shù)均介于0.1～1 之間,處于中等變異水平,表明各元素在空間上分布不均勻,與地理空間位置存在一定的關(guān)聯(lián)性.

表1 研究區(qū)土壤化學(xué)性質(zhì)統(tǒng)計(jì)特征Table 1 Statistical characteristics of the soil chemical properties in the study area

土壤是時(shí)空連續(xù)體,受多種成土因素的共同控制,成土因素的變化易導(dǎo)致土壤理化性質(zhì)發(fā)生改變,致使其空間分布非均一[17].由圖2 可知,TC、SOC、TK、TN、TP等5 種元素具有較為一致的空間分布規(guī)律,含量高值區(qū)主要集中于研究區(qū)東南部;相反,pH 值則呈現(xiàn)“西北高、東南低”的分布格局,與其他元素的空間分布格局表現(xiàn)出一定的負(fù)相關(guān)關(guān)系.結(jié)合表1 可知,TC、SOC、TK、TN、TP 等元素含量高值區(qū)主要分布于耕地土壤中,其次為林地,在裸地中相關(guān)元素的含量最低.原因可能是在農(nóng)作物種植過程中肥料大量使用或其他人為活動(dòng)導(dǎo)致;同時(shí)受土壤高鹽度的影響,作物生長(zhǎng)受限,影響了部分養(yǎng)分元素的遷移聚集,這與前人研究結(jié)論相一致[18].

圖2 不同土地利用類型土壤化學(xué)性質(zhì)的空間分布Fig.2 Spatial distribution of soil chemical properties in different land use practices

圖3 不同土地利用方式不同土壤深度的土壤化學(xué)性質(zhì)差異Fig.3 Map of differences in soil chemical properties at various depths for different land use practices

2.2 不同深度、不同土地利用方式土壤的化學(xué)性質(zhì)

不同土地利用類型不同土壤深度的土壤化學(xué)性質(zhì)差異見圖 3.不同土地利用類型中,TC、SOC、TN、TP 等4 種元素含量均表現(xiàn)出隨土層深度的增加而減少,其中SOC 在不同土壤深度的變化幅度最大(1596.81～5354.77mg/kg),變幅達(dá)70.18%;TC 在不同土壤深度的變化幅度最小(25121.12～26317.71mg/ kg),變幅僅為 4.54%.且表層(0～30cm)土壤元素含量顯著高于其他層位元素含量均值,具有明顯的“表聚效應(yīng)”;TK 元素在不同土壤深度含量變化不明顯,保持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài);pH 值則表現(xiàn)為隨土層深度的增加而增加,變幅為5.16%.

不同土地利用方式下TC、TN、TP、SOC 和pH 值的差異性較顯著(P<0.5),說(shuō)明土地利用方式對(duì)土壤的化學(xué)性質(zhì)具有一定影響.不同土地利用方式中,土壤TC、SOC、TP 和TN 含量均值表現(xiàn)較一致,表現(xiàn)為耕地中含量最高,裸地中含量最低,大小順序依次為耕地>園地>林地>裸地.土壤pH 值整體在林地中最大、耕地中最小,大小順序依次為林地>裸地>園地>耕地.不同土地利用方式中TK 的差異性不顯著(P>0.5),僅在土壤表層(0～30cm)含量大小依次為園地>耕地>林地>裸地,其他層位TK 含量大小相近.

2.3 不同土地利用方式的土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征

土地利用方式對(duì)土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征具有顯著影響(圖4),不同土地利用方式中土壤w(C):w(N)均值分別為:裸地(114.61)、園地(113.96)、林地(113.08)、耕地(103.32);w(C):w(P)均值分別為:園地(47.91)、林地(46.52)、裸地(46.36)、耕地(45.89);耕地w(C):w(N)、w(C):w(P)與其他3 種地類間差異性較明顯,原因可能與人類耕作活動(dòng)較頻繁有關(guān).不同土地利用方式w(N):w(P)均值分別為:園地(0.54)、耕地(0.53)、裸地(0.48)、林地(0.47),由于土壤中氮、磷元素循環(huán)相互耦合,且影響機(jī)制相似,因此不同土地利用類型中土壤w(N):w(P)差異性不顯著.

圖4 不同土地利用方式不同土壤深度的土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量比差異Fig.4 Differences in soil ecological stoichiometric ratios across various land uses and depths

不同土壤深度上,w(C):w(N)均呈現(xiàn)隨土層深度的增加逐漸增加的趨勢(shì),w(N):w(P)呈現(xiàn)隨土層深度的增加逐漸減少的趨勢(shì),w(C):w(P)沒有表現(xiàn)出明顯的變化規(guī)律(圖4).

不同土地利用類型 0～180cm 土壤中 w(C):w(N)、w(C):w(P)及w(N):w(P)變化范圍分別為:耕地w(C):w(N)為60.09～116.16,w(C):w(P)為41.61～48.87,w(N):w(P)為 0.46～0.76;林地 w(C):w(N)為 75.41～137.73,w(C):w(P)為45.49～46.77,w(N):w(P)為0.37～0.71;園地w(C):w(N)為64.58～128.96,w(C):w(P)為47.23～49.47,w(N):w(P)為0.44～0.87;裸地w(C):w(N)為69.85～145.44,w(C):w(P)為44.97～47.12,w(N):w(P)為0.34～0.79.需要注意的是,w(C):w(N)、w(N):w(P)在0～30cm 到30～60cm 土層變化幅度遠(yuǎn)大于其他土層變化幅度.

2.4 土壤理化性質(zhì)對(duì)土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征的影響

為研究土壤物理性質(zhì)對(duì)土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征的影響,本文選擇土壤容重、飽和度、堆積密度、電導(dǎo)率、黏土含量和孔隙度等6 項(xiàng)土壤物理性質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分析.以上數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家冰川凍土沙漠科學(xué)數(shù)據(jù)中心(www.ncdc.ac.cn)提供的塔里木河流域HWSD 土壤質(zhì)地?cái)?shù)據(jù)集[19],利用ArcGIS 10.2 的空間分析工具提取土壤表層各采樣點(diǎn)屬性值.

由圖5 可知,土壤飽和度與TC、TP 含量呈正相關(guān)關(guān)系、與w(C):w(P)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系;容重、電導(dǎo)率、堆積密度與w(C):w(N)值呈正相關(guān)關(guān)系;黏土含量、孔隙度與w(C):w(N)值呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系;堆積密度、電導(dǎo)率與w(N):w(P)值呈負(fù)相關(guān)關(guān)系;TN、SOC、TC、TK 和TP 與w(C):w(N)值呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,pH值與w(C):w(N)值呈顯著正相關(guān)關(guān)系.TC 與w(C):w(P)值呈顯著正相關(guān)關(guān)系,TP 與w(C):w(P)值呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系.TN、SOC、TC、TK、TP 與w(N):w(P)值呈顯著正相關(guān)關(guān)系,pH 值與w(N):w(P)值呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系.

圖5 土壤理化性質(zhì)與生態(tài)化學(xué)計(jì)量比的相關(guān)性Fig.5 Correlation between soil physicochemical properties and ecological stoichiometric ratios

通過冗余分析,生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征累計(jì)方差解釋量為91.66%,其中在第Ⅰ、Ⅱ排序軸的方差解釋量分別為59.96%和31.70%(圖6).同時(shí),對(duì)第Ⅰ軸(F=58.20、P=0.002)和所有軸(F=62.1、P=0.002)進(jìn)行置換檢驗(yàn)的P 值均小于0.01,說(shuō)明排序結(jié)果可靠可信.根據(jù)圖6 中夾角和箭頭的大小顯示,w(C):w(N)值與土壤電導(dǎo)率、飽和度、黏粒含量、pH 值、Corg、TC 含量成正比,其中pH 值的解釋量較高.w(C):w(P)值與土壤孔隙度、黏粒含量、飽和度、TC、TN、Corg 含量成正比,其中TC 含量的解釋量最高.w(N):w(P)值與土壤容重、孔隙度、堆積密度、黏粒含量、TN 和TK 含量成正比,其中TN 含量的解釋量較高.

圖6 土壤理化性質(zhì)與生態(tài)化學(xué)計(jì)量比冗余分析Fig.6 Redundancy analysis of soil physicochemical properties and ecological stoichiometry ratio

蒙特卡洛(Monte Carlo)檢驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí),不同理化性質(zhì)對(duì)土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征影響的重要性不同(表2).其中TN 對(duì)土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征的重要性最高,解釋量為53.5%;Corg、TC、pH 值、TK、TP、孔隙度、容重、黏粒含量、電導(dǎo)率、飽和度和堆積密度的重要性依次降低,解釋量分別為32.9%,25.4%,24.8%,23.7%,11.8%,11.7%,9.8%,8.7%,3.5%,1.9%和1.1%.

表2 土壤理化性質(zhì)對(duì)生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征重要性排序Table 2 Ranking the importance of soil physicochemical properties for ecological stoichiometric characterization

3 討論

3.1 土地利用方式對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

土壤化學(xué)性質(zhì)受地表植被、成土母質(zhì)、氣候和地形的綜合影響[20-21].光照、溫度、水分等環(huán)境因素影響著酶的活性[22],耕作方式、土地利用方式等影響枯落物分解的速率,導(dǎo)致了土壤化學(xué)性質(zhì)的差異.耕地土壤中TC、TN、TK 和TP 含量比其他土地利用方式高,原因可能是為保證農(nóng)作物正常生長(zhǎng),施用肥料導(dǎo)致[23].但是,與全國(guó)土壤背景值[24]相比,研究區(qū)TC、TN 和TK 元素的含量仍處于缺乏狀態(tài)[25].主要原因是作物吸收土壤養(yǎng)分后被收割,相關(guān)養(yǎng)分元素?zé)o法返回土壤生態(tài)系統(tǒng)再次參與循環(huán).同時(shí),土壤pH值對(duì)植物的生長(zhǎng)和養(yǎng)分利用具有重要影響[26],區(qū)內(nèi)土壤pH 值在7.47～9.84 之間,平均值為8.59,以強(qiáng)堿性為主,符合研究區(qū)土壤鹽漬化程度較高的實(shí)際情況[27].

土壤TN、TC、SOC、TP 元素呈現(xiàn)“表聚現(xiàn)象”[28],隨土壤深度的增加,含量遞減.原因可能有兩個(gè)方面:一方面是枯落物、有機(jī)碎屑和根系分泌物[29]等多在地表集聚,研究區(qū)降水少,淋溶作用弱,元素垂向運(yùn)移受限.另一方面是施用有機(jī)肥等其他農(nóng)業(yè)措施.隨土壤深度的增加,pH 值遞增,原因可能是土壤深部有機(jī)質(zhì)匱乏,微生物活動(dòng)弱,分解酸性物質(zhì)的能力下降,加之區(qū)內(nèi)鹽堿化程度較高,導(dǎo)致了深層土壤的堿性升高[30].土壤TK、TP 元素則變化規(guī)律不明顯.由于研究區(qū)地處干旱區(qū),植物根系向下延伸深度較大,對(duì)鉀元素的吸附較強(qiáng),使得鉀元素在深層土壤中富集[31],表現(xiàn)在剖面上分布較均勻.TP 元素主要來(lái)源于礦物質(zhì)長(zhǎng)期風(fēng)化和成土過程中[32],具有沉積型循環(huán)的特征,在整個(gè)土壤中分布較穩(wěn)定.

3.2 土地利用方式對(duì)土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征的影響

土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征受成土作用、水熱條件和人為活動(dòng)等多種因素綜合影響[33].其中w(C):w(N)是體現(xiàn)土壤質(zhì)量的敏感指標(biāo),其大小與土壤有機(jī)質(zhì)的分解速率呈反比,反映了微生物利用土壤有機(jī)質(zhì)的有效性,區(qū)內(nèi)土壤的w(C):w(N)值均高于全國(guó)平均值(10～12)[34],表明區(qū)內(nèi)土壤有機(jī)質(zhì)的礦化過程較慢,這可能與干旱區(qū)的氣候環(huán)境有關(guān)[35].

w(C):w(P)是表征土壤中磷礦化能力的重要指標(biāo),反映了土壤微生物對(duì)磷元素的代謝趨勢(shì),區(qū)內(nèi)土壤的w(C):w(P)值低于全國(guó)平均值(52.7)[36],說(shuō)明土壤微生物對(duì)于磷元素的利用效率較低.其中,耕地土壤的w(C):w(P)值要大于林地、園地的w(C):w(P)值,可能與耕地的肥料使用有關(guān).

土壤氮磷是植物生長(zhǎng)的必需元素,是生態(tài)系統(tǒng)的限制性元素.w(N):w(P)是表征土壤氮、磷可利用性水平的重要指標(biāo),反映土壤中氮和磷對(duì)植被生長(zhǎng)的限制作用.研究區(qū)的w(N):w(P)值低于全國(guó)平均值(3.9)[37],說(shuō)明存在氮限制的影響,加之TN含量低于全國(guó)土壤背景值,表明氮缺乏是影響區(qū)域植被生長(zhǎng)的主控因素之一,這與馬偉棟等[38]研究相一致.

研究發(fā)現(xiàn),隨土壤深度的增加,w(C):w(N)值遞增,雖然碳與氮元素隨土壤深度增加也減少,但碳元素的遞減速率遠(yuǎn)小于氮元素[39],導(dǎo)致了深層土壤w(C):w(N)值較表層要高.隨土壤深度的增加,w(N):w(P)值遞減,原因可能是磷主要來(lái)源于巖石風(fēng)化,磷含量在地層中保持相對(duì)穩(wěn)定,而氮元素主要輸入來(lái)源是有機(jī)碎屑腐解和大氣沉降,導(dǎo)致表層含量較深層要高,因此w(N):w(P)值隨土壤深度增加遞減,這與吳雨晴等[40]的研究結(jié)果相一致.然而,不同土壤深度w(C):w(P)均無(wú)顯著差異,表明人為干擾(施肥和灌溉)影響了土壤中養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和平衡關(guān)系[41],致使垂向上碳、磷元素變化差異不明顯.

4 結(jié)論

4.1 研究區(qū)TC、SOC、TK、TN、TP 等5 種養(yǎng)分元素的空間差異性較大,但各元素含量高值區(qū)均主要集中于研究區(qū)東南部;pH 值空間分布則呈現(xiàn)“西北高、東南低”的格局,與其他元素的空間分布格局表現(xiàn)出負(fù)相關(guān)關(guān)系.研究區(qū)土壤中TN、SOC 含量處于缺乏狀態(tài),是限制區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因素之一.

4.2 不同深度土壤中,TC、SOC、TN、TP 等4 種元素含量表現(xiàn)為隨土層深度的增加而減少;pH 值隨土層深度的增加而增加;TK 元素含量在不同土壤深度變化不明顯.不同土地利用方式中,TC、SOC、TP 和TN 含量大小順序基本一致,耕地中含量最高,裸地中含量最低.土壤pH 值在林地中最大、耕地中最小,TK 含量在不同土地利用方式中的差異性不顯著.

4.3 w(C):w(N)呈現(xiàn)隨土層深度的增加逐漸增加的趨勢(shì),w(N):w(P)呈現(xiàn)隨土層深度的增加逐漸減少的趨勢(shì),w(C):w(P)未呈現(xiàn)出明顯的變化規(guī)律.對(duì)于不同土地利用方式,w(C):w(N)表現(xiàn)為裸地>園地>林地>耕地,w(C):w(P)為園地>林地>裸地>耕地,w(N):w(P)為園地>耕地>裸地>林地.

4.4 相關(guān)性和冗余分析結(jié)果顯示,容重、電導(dǎo)率、堆積密度、pH 與w(C):w(N)值呈正相關(guān)關(guān)系,TN、SOC、TC、TK 和TP 元素與w(C):w(P)值呈負(fù)相關(guān)關(guān)系;TC 元素與w(C):w(P)值呈顯著正相關(guān)關(guān)系,土壤飽和度、TP 與 w(C):w(P)值呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系;TN、SOC、TC、TK、TP 元素與w(N):w(P)值呈顯著正相關(guān)關(guān)系,黏土含量、孔隙度、堆積密度、電導(dǎo)率、pH 值與w(N):w(P)值呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系.生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征累計(jì)方差解釋量為91.66%,其中在第Ⅰ、Ⅱ排序軸的方差解釋量分別為59.96%和31.70%,其中TN 對(duì)土壤生態(tài)化學(xué)計(jì)量特征的重要性最高,解釋量為53.5%.