青藏高原高寒草地土壤铁的空间异质性-《江苏农业科学》(2017年15期).docx

龙源版权所有 青藏高原高寒草地土壤铁的空间异质性作者：高丽楠　张宏来源：《江苏农业科学》2017年第15期 摘要：应用经典统计学和地统计学相集合的方法，研究青藏高原东缘典型的高寒草甸、高寒沼泽样地中小尺度下土壤活性铁的空间变异特征。结果表明，研究区土壤活性铁变异系数随着样地尺度的增加而增大，变异系数为142%～48.8%，均属中等程度变异。半方差分析结果，高寒草甸3个尺度的样地从小到大M1、M2、M3的最佳拟合模型依次为高斯、指数、球状模型；高寒沼泽S1、S2、S3依次为指数、球状、指数模型。高寒草甸和高寒沼泽的土壤活性铁的空间变异性的块金值/基台值比值[C0/（C0+C1）]均介于50%～68%，具有中等强度的空间相关性，结构性因素和随机性因素共同对变异起作用。克里金插值图显示高寒草甸土壤活性铁明显呈带状和斑块状分布，空间连续性较好，南部活性铁含量明显高于北部；高寒沼泽土壤活性铁呈现斑状分布，插值图比较破碎。在相同尺度下高寒沼泽群落土壤活性铁的分形维数值要小于高寒草甸群落，高寒沼泽群落土壤活性铁呈现更强的空间异质性。 关键词：土壤活性铁；地统计学；空间变异 中图分类号： S153.6+1文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2017）15-0239-04 地壳和土壤中铁元素的丰度仅次于氧、硅、铝，不仅影响土壤结构，还可直接以化学途径或间接通过微生物/生物途径干预大量元素循环，从而影响土壤功能[1]。特别是对湿地土壤的氧化还原环境来说，土壤铁的变化具有非常重要的指示性意义[2]。同时，铁可以直接影响植物的生长发育，土壤对植物营养元素的供给情况可以通过土壤中铁的含量及分布来反映[3]。其中，活性铁是在一定条件下能够被活化的氧化铁，在调节Fe3+和 Fe2+含量上具有重要作用，是土壤对植物供铁的重要指标[1]。所以在植物营养学和环境化学等领域中，土壤活性铁均起着重要的作用。 青藏高原是地球上最高的高原，平均海拔在4 000 m以上，地域广阔，面积为2 572.4×103 km2，占我国陆地总面积的26.8%[4]，被誉为地球的“第三極”。青藏高原具有高海拔、强太阳辐射、空气稀薄、低气温等地理气候特征，使得高原植被和土壤对全球变化极为敏感，因此，被认为是研究全球变化的“敏感区”。青藏高原土壤元素的自然含量及其特征的研究，是该区开发和规划中必不可少的资料，对于了解该区的环境地球化学与元素化学地理上具有重要意义。土壤环境的重要属性之一是土壤铁的空间异质性[5]。土壤铁的空间异质性的研究具有相当重要的意义，不仅可以理解土壤的形成过程、结构和功能，而且可以了解植物和土壤之间的关系，如土壤的更新过程，植物的空间分布格局，对土壤养分和水分变化对根系产生的影响也具有非常重要意义。自20世纪90年代以来，土壤铁的空间异质性成为生态学研究的重点问题，相关学者开始关注土壤铁含量的空间异质性特征[6-7]。本研究在中小尺度下通过高密度网格嵌套采样，从不同群落类型、样地大小、采样密度等角度探讨土壤活性铁的空间异质性变化，揭示青藏高原东缘高寒地区不同草地类型土壤活性铁的空间分布及其变异特征，有助于认识该地区土壤活性铁在不同空间范围上的变异特征，最终为大尺度的土壤活性铁的分布、估算模型模拟和真实信息获取提供实践基础，对评价青藏高原在全球环境变化下生物地球化学循环的响应有重要的意义。 1材料与方法 1.1试验地概况 研究区位于青藏高原东南边缘的四川省阿坝藏族羌族自治州红原县（101°51′～103°23′E，31°51′～33°19′N），平均海拔3 600 m。该区气候为大陆性高原气候，年均气温0.6～11 ℃，最暖为7月，平均温度为10.8 ℃，最冷为1月，平均温度为-10.6 ℃；区内年均雨量781.75 mm，降水主要集中在5—9月；日照时间长，太阳辐射强，太阳辐射年总量为 6 194 MJ/m2。 1.2样品采集与分析 本研究在红原县龙日种畜场的草场设置样地，分别选取浅丘山地草甸（102°22.91′E，32°27.21′N，海拔3 563 m）、丘间低地沼泽（102°22.10′E，32°26.73′N，海拔3 560 m）2块样地。前者以矮生嵩草（Kobresia humilis）、翻白委陵菜（Potentilla discolor）、鹅绒委陵菜（Potentilla anserine）、乳白香青（Anaphalis lactea）、米口袋（Gueldenstaedtia verna）、火绒草（Leontopodium lentopodioides）、剪股颖（Agrostis matsumurae）等为群落优势种；后者以乌拉草（Carex meyeriana）、金莲花（Trollius chinensis）、小白