大庆不同土地利用下土壤理化性质及肥力变化

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb20191000713

中国农学通报 ›› 2020, Vol. 36 ›› Issue (35): 55-63.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb20191000713

所属专题：农业地理；耕地保护

• 资源·环境·生态·土壤·气象 • 上一篇下一篇

大庆不同土地利用下土壤理化性质及肥力变化

徐海军¹^,²(), 姚琴³, 王晓飞², 关向军², 孙宇峰²()

¹东北林业大学森林植物生态学教育部重点实验室,哈尔滨 150040
²黑龙江省科学院大庆分院,黑龙江大庆 163319
³大庆油田矿区事业服务部园林绿化公司,黑龙江大庆 163711

收稿日期:2019-10-12 修回日期:2020-03-03 出版日期:2020-12-15 发布日期:2020-12-18
通讯作者: 孙宇峰
作者简介:徐海军,男,1979年出生,宁夏银川人,副研究员,博士研究生,主要从事植物营养及土壤理化性质分析。通信地址：163319 黑龙江省大庆市萨尔图区博学大街43号黑龙江省科学院大庆分院,E-mail： nxynxhj@163.com。
基金资助:
黑龙江省院所基本应用技术研究专项基金“大庆地区不同植被类型土壤空间异质性研究”(ZNBZ2016DQ03)

Soil Physical and Chemical Properties and Fertility Under Different Land Use Patterns in Daqing

Xu Haijun¹^,²(), Yao Qin³, Wang Xiaofei², Guan Xiangjun², Sun Yufeng²()

¹Key Laboratory of Forest Plant Ecology, Ministry of Education, Northeast Forestry University, Harbin 150040
²Daqing Branch of Heilongjiang Academy of Sciences, Daqing Heilongjiang 163319
³Landscaping Company of Logistic Administration of Daqing Oilfield Limited Company, Daqing Heilongjiang 163711

Received:2019-10-12 Revised:2020-03-03 Online:2020-12-15 Published:2020-12-18
Contact: Sun Yufeng

摘要/Abstract

摘要：

为了解大庆地区不同土地利用下土壤理化性质及肥力变化趋势,选择杨树林地、草甸地、农田地3类典型植被样地土壤进行野外采样,分析不同植被类型条件下土壤理化性质差异及肥力变化。结果表明：（1）草甸地土壤速效钾、有机质、含水率显著高于杨树林地和农田地,杨树林地土壤容重显著高于草甸地和农田地(P<0.05);（2）草甸、农田、杨树林地的土壤含水率、速效钾依次呈下降趋势,而土壤容重呈上升趋势,其中杨树林地理化性质随着龄级的增加,其变异系数呈下降趋势;（3）草甸(1.94)、农田(1.87)、杨树林(1.69)综合肥力呈中下水平,且依次呈下降趋势;建议土地管理中,多关注土壤物理结构的调整和改善。

关键词: 土地利用, 植被类型, 土壤综合肥力, 内梅罗分级, 土壤理化性质, PCA排序, 相关性分析

Abstract:

To understand the variation trend of soil physicochemical properties and fertility under different land use patterns in Daqing, three typical vegetation sampling plots, poplar forest land, meadow land and farmland land, were selected for analyzing the difference of soil physicochemical properties and fertility changes under different vegetation forms. The results showed that: (1) soil available potassium, organic matter and water content in meadow were significantly higher than those in poplar forest and farmland, and soil bulk density in poplar forest was significantly higher than that in meadow and farmland (P<0.05); (2) soil moisture content and available potassium in meadow, farmland and poplar forest showed a decreasing trend, while soil bulk density showed an increasing trend, among them, the physical and chemical properties of poplar forest showed a decreasing trend with the increase of age grade; (3) the comprehensive fertility of meadow (1.94), farmland (1.87) and poplar forest (1.69) belonged to the below-average level and had a decreasing trend successively. It is suggested that more attention should be paid to the adjustment and improvement of soil physical structure in land management.

Key words: land utilization, vegetation type, soil comprehensive fertility, Nemorow grading method, soil physicochemical properties, PCA ordination, correlation analysis

中图分类号:

徐海军, 姚琴, 王晓飞, 关向军, 孙宇峰. 大庆不同土地利用下土壤理化性质及肥力变化[J]. 中国农学通报, 2020, 36(35): 55-63.

Xu Haijun, Yao Qin, Wang Xiaofei, Guan Xiangjun, Sun Yufeng. Soil Physical and Chemical Properties and Fertility Under Different Land Use Patterns in Daqing[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2020, 36(35): 55-63.

图/表 9

图1. 试验样地空间位置

级别	有机质/ (g/kg)	碱解氮/ (mg/kg)	速效磷/ (mg/kg)	速效钾/ (mg/kg)	含水量/ %	备注
1	>40	>150	>40	>200	18.5~23.0	养分含量很高,墒情良好,植物生长旺盛
2	30~40	120~150	20~40	150~200	14.0~18.5	养分含量高,墒情好,植物生长较好
3	20~30	90~120	10~20	100~150	10.5~14.0	养分含量中上,墒情一般,植物生长正常
4	10~20	60~90	5~10	50~100	7.0~10.5	养分含量中下,墒情差,植物生长受抑制
5	6~10	30~60	3~5	30~50	4.5~7.0	养分含量低,缺水,植物生长受严重抑制
6	<6	<30	<3	<30	<4.5	养分含量很低,严重缺水,林草开始死亡

表1. 土壤养分含量及水分分级标准

土壤属性	内梅罗分级指标
土壤属性	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
有机质/(g/kg）	10	20	30
碱解氮/(mg/kg)	60	120	180
速效磷/(mg/kg)	5	10	20
速效钾/(mg/kg)	50	100	200
pH值(≥7.0)	9	8	7
容重/(g/cm³)	1.45	1.35	1.25
含水量/%	10.5	14	18.5

表2. 土壤属性含量标准化分级标准

植被类型	植物种类特征	基本参数
杨树林	人工林,建群种为小叶杨(Populus simonii),无灌木层,地表植被以羊草为优势种,常见伴生植物有北野豌豆(Vicia ramuliflora)、鸡眼草(Kummerowia striata)、鼠掌老鹳草(Geranium sibiricum)、早熟禾(Poa annua)、还阳参(Crepis tectorum)、紫花地丁(Viola yedoensis)、平车前(Plantago depressa)、蔓委陵菜(Potentilla flagellaris)、蒲公英(Taraxacum mongolicum)等。	近熟林乔木较为稀疏,平均密度为467株/hm²,平均株高8.8 m,平均胸径为19.74 cm,郁闭度21%;中龄林平均密度896株/hm²,平均株高6.4 m,平均胸径为11.7 cm,郁闭度40%;幼龄林平均密度1184株/hm²,株高3~4 m,平均胸径为6.7 cm。
草甸	草甸物种丰富,依地势高低呈多种群斑块状;建群种多为羊草(Leymus chinensis)、芦苇(Phragmites australis)、早熟禾、小叶章(Calamagrostis angustifolia)、阿尔泰狗娃花(Heteropappus altaicus),常见伴生植物有山马兰(Kalimeris lautureana)、大籽蒿(Artemisia sieversiana)、平车前、艾蒿(Artemisia argyi)、酸膜叶廖(Polygonum lapathifolium)、委陵菜(Potentilla chinensis)、苦麦菜(Cichorium endivia)、猪毛蒿(Artemisia scoparia)、桃叶蓼(Polygonum persicaria)、五脉山黧豆(Lathyrus quinquenervius)等。	植物生长比较茂盛,平均盖度为73%。
农田	耕地,农作物包括紫苏(Perilla frutescens)、玉米、亚麻(Linum usitatissimum)、工业大麻。	正常种植,平均盖度60%。

表3. 不同植被类型植物种类特征

图2. 不同植被类型土壤理化性质聚类 Q型聚类分析,组间均联法;不相似性测度;距离平方。1：杨树林地;2：草甸地;3：农田地

土壤特征	杨树林		草甸		农田
土壤特征	平均值	$F i ˉ$	平均值	$F i ˉ$	平均值	$F i ˉ$
速效氮AN/(mg/kg)	200.2a	2.86	192.77a	2.92	208.60a	2.91
速效磷AP/(mg/kg)	24.68b	2.94	30.32a	3.00	31.47a	3.00
速效钾AK/(mg/kg)	200.09b	2.79	300.11a	3.00	220.24b	2.91
有机质OM/(g/kg)	21.85b	2.17	24.25a	2.32	22.26b	2.23
pH值	8.20a	1.81	7.96b	2.04	8.17a	1.83
含水率MC/%	14.66b	2.12	21.23a	2.88	16.04b	2.44
容重UW/(g/cm³)	1.36a	1.92	1.27b	2.47	1.28b	2.60
内梅罗综合指数(F)	1.69		1.94		1.86

土壤特征	杨树林		草甸		农田
土壤特征	平均值	$F i ˉ$	平均值	$F i ˉ$	平均值	$F i ˉ$
速效氮AN/(mg/kg)	200.2a	2.86	192.77a	2.92	208.60a	2.91
速效磷AP/(mg/kg)	24.68b	2.94	30.32a	3.00	31.47a	3.00
速效钾AK/(mg/kg)	200.09b	2.79	300.11a	3.00	220.24b	2.91
有机质OM/(g/kg)	21.85b	2.17	24.25a	2.32	22.26b	2.23
pH值	8.20a	1.81	7.96b	2.04	8.17a	1.83
含水率MC/%	14.66b	2.12	21.23a	2.88	16.04b	2.44
容重UW/(g/cm³)	1.36a	1.92	1.27b	2.47	1.28b	2.60
内梅罗综合指数(F)	1.69		1.94		1.86

表4. 不同植被类型理化性质差异性及肥力评价

		幼龄林	中龄林	近熟林	草甸	紫苏地	大麻地	亚麻地	玉米地
速效氮	C.v/%	16.38	11.83	21.73	12.44	24.16	26.43	16.74	11.98
速效氮	$F i ˉ$	2.8473	2.8575	2.8809	2.9229	2.806	2.9348	2.9271	2.9663
速效磷	C.v/%	31.29	35.14	25.09	35.81	35.44	33.42	39.51	37.82
速效磷	$F i ˉ$	2.9861	2.8963	2.9148	3	3	3	3	3
速效钾	C.v/%	30.21	30.15	17.83	13.80	10.22	15.12	25.17	16.91
速效钾	$F i ˉ$	2.6848	2.8044	2.8986	3	3	2.9969	2.8956	2.7762
有机质	C.v/%	24.63	29.24	33.45	26.27	12.28	14.34	10.35	43.59
有机质	$F i ˉ$	2.0825	2.5375	2.0613	2.3195	2.476	2.164	2.3825	1.97
pH值	C.v/%	1.11	7.43	1.67	5.46	5.01	1.89	1.04	1.66
pH值	$F i ˉ$	1.875	1.6709	1.8188	2.0435	1.954	1.814	1.775	1.77
含水率	C.v/%	11.85	11.06	9.92	18.31	3.54	6.30	13.82	6.79
含水率	$F i ˉ$	1.9365	2.5191	2.101	2.8786	2.2302	2.2721	2.5417	2.6732
容重	C.v/%	10.49	8.88	8.95	9.86	5.88	4.67	2.10	6.78
容重	$F i ˉ$	1.7353	1.5235	2.3082	2.4657	2.4453	2.7647	2.6933	2.5222

		幼龄林	中龄林	近熟林	草甸	紫苏地	大麻地	亚麻地	玉米地
速效氮	C.v/%	16.38	11.83	21.73	12.44	24.16	26.43	16.74	11.98
速效氮	$F i ˉ$	2.8473	2.8575	2.8809	2.9229	2.806	2.9348	2.9271	2.9663
速效磷	C.v/%	31.29	35.14	25.09	35.81	35.44	33.42	39.51	37.82
速效磷	$F i ˉ$	2.9861	2.8963	2.9148	3	3	3	3	3
速效钾	C.v/%	30.21	30.15	17.83	13.80	10.22	15.12	25.17	16.91
速效钾	$F i ˉ$	2.6848	2.8044	2.8986	3	3	2.9969	2.8956	2.7762
有机质	C.v/%	24.63	29.24	33.45	26.27	12.28	14.34	10.35	43.59
有机质	$F i ˉ$	2.0825	2.5375	2.0613	2.3195	2.476	2.164	2.3825	1.97
pH值	C.v/%	1.11	7.43	1.67	5.46	5.01	1.89	1.04	1.66
pH值	$F i ˉ$	1.875	1.6709	1.8188	2.0435	1.954	1.814	1.775	1.77
含水率	C.v/%	11.85	11.06	9.92	18.31	3.54	6.30	13.82	6.79
含水率	$F i ˉ$	1.9365	2.5191	2.101	2.8786	2.2302	2.2721	2.5417	2.6732
容重	C.v/%	10.49	8.88	8.95	9.86	5.88	4.67	2.10	6.78
容重	$F i ˉ$	1.7353	1.5235	2.3082	2.4657	2.4453	2.7647	2.6933	2.5222

表5. 不同样地土壤理化性质变异及肥力指数评价

特征向量	成分矩阵			旋转矩阵			得分系数矩阵
特征向量	F1	F2	F3	F1	F2	F3	F1	F2	F3
速效钾	0.843	-0.122	0.054	0.841	0.096	-0.109	0.408	0.04	-0.015
含水率	0.838	0.107	0.104	0.77	0.294	-0.213	0.36	0.189	-0.081
容重	-0.61	0.548	-0.111	-0.756	0.216	-0.258	-0.402	0.164	-0.241
有机质	0.136	0.422	0.642	0.053	0.757	0.179	0.019	0.626	0.239
速效磷	0.232	0.666	0.259	0.037	0.696	-0.281	-0.022	0.524	-0.144
速效氮	-0.138	-0.668	0.504	0.118	-0.173	0.821	0.125	-0.045	0.658
pH值	-0.493	-0.088	0.564	-0.392	0.225	0.604	-0.157	0.262	0.489
特征值	2.119	1.401	1.077
方差贡献/%	30.265	20.012	15.383
累计贡献/%	30.265	50.278	65.661

表6. 不同植被类型土壤理化性质PCA分析

图3. PCA空间排序图

参考文献 35

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大庆不同土地利用下土壤理化性质及肥力变化

Soil Physical and Chemical Properties and Fertility Under Different Land Use Patterns in Daqing

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