基于土壤的宝天曼自然土地质量特征及评价

论文摘要

宝天曼自然保护区,地处我国南北过渡带,具有典型的过渡地带性、高度的环境复杂性、物种多样性、气候敏感性等特点,在研究中高山区土壤质量特征,加强山地土地资源的开发和可持续利用,防治土壤退化方面具有得天独厚的优势。迄今在宝天曼对土壤属性和土地质量评价方面所开展的工作还很少,本研究以宝天曼为研究对象,结合野外调查采样、室内分析、数学模型和计算机技术,分析了土壤物理、化学指标的统计和空间分布特征;采用模糊数学综合评价法分析研究区土壤质量的整体状况,从坡向和土壤发生层两方面探讨了土壤质量的垂直分异规律,从而反映土地自然质量的分布特征,以期为南北过渡带其他山区开展土壤质量空间异质性研究,防治土壤退化,进行土地资源管理提供一些借鉴和数据支持。主要结论如下:(1)土地物理质量指标特征:研究区土壤质地以砂粒和细粉粒为主;南北坡不同垂直样带上,随着海拔的升高,粗粉粒、细粉粒和黏粒含量线性增加,石砾线性下降,含水量呈线性上升趋势;土壤容重在南北坡不同垂直样带的分异规律存在很大差异,随着海拔的升高,北坡土壤容重先升后降,南坡土壤A层容重线性下降,B层无明显变化规律。从剖面来看,粗粉粒、土壤含水量表现为A层大于B层,细粉粒、土壤容重表现为B层大于A层,土壤A、B层的砂粒含量较为接近。从变异系数来看,石砾和黏粒含量变异性较高,砂粒、细粉粒、土壤容重趋于稳定,含水量南坡高于北坡,但总体仍处于适宜水平,总而言之,宝天曼土地物理质量特征较佳。(2)土地化学质量指标特征:研究区土壤pH值范围为4.40~6.49,土壤偏酸性,有机质、氮含量较丰富,钾含量适宜,磷含量较为缺乏,CEC分布在4.43~38.73 coml/kg之间,土壤供肥保肥能力良好;微量元素锰和铜平均含量超过国家平均含量标准,锌和铁平均含量处于富集状态。从垂直样带上看,有机质、全氮和全磷在南北坡不同垂直样带上的分异规律较为一致,随海拔梯度的上升,在900~1200 m的低海拔地区,线性下降,1200~1500 m的中等海拔地区,先升后降,1500 m以上的高海拔地区,线性上升;pH、全钾和CEC在南北坡不同垂直样带的分布规律各有其特点,北坡垂直样带,随着海拔高度的升高,pH和全钾以海拔1200 m为界限,先降后升,CEC波动幅度较大,与海拔变化的相关关系不明显;南坡垂直样带,pH和CEC随海拔的升高保持波动上升的趋势,全钾和海拔相关关系较差。从剖面来看,各土壤化学指标均呈现为弱和中等变异性,除pH和全钾含量表现为B层高于A层,大部分指标含量均表现为A层高于B层。总体来说,研究区土壤有机质、氮、钾含量适宜于植被生长,磷较为缺乏,土壤化学质量指标的垂直分异规律较为复杂,且含量差异较小,北坡略高于南坡,土壤A层高于B层。(3)土壤质量综合评价利用层次分析法,通过计算Norm值,结合敏感性分析和相关分析,从20项土壤物理、化学指标中筛选最小数据集。土壤A层的MDS为:黏粒、含水量、容重、全磷、镍、有机质、全氮;土壤B层的MDS为:锰、有机质、含水量、全氮、全磷、细粉粒、锌、碳氮比。利用单项质量指标隶属度做土地质量限制性因素分析,结果表明:有机质和全氮是A层土壤质量的限制性因素;全氮和全磷是B层土壤质量的限制性因素。今后应立足于土地质量的分布特征,结合土壤的实际情况,分区进行土地的保护、开发、利用。采用模糊数学模型计算土壤质量综合指数SQI,研究区土壤A层SQI整体处于中等偏高水平,B层SQI总体处于中等偏低水平,SQI总体表现为北坡高于南坡,A层高于B层;把SQI按不同坡向、不同土壤发生层做进一步分析,结果表明:南北坡不同垂直样带SQI垂直分异明显,随海拔的提升,北坡SQI线性上升,南坡SQI先升后降;不同土壤发生层垂直分异规律相似,SQI均表现为A层大于B层,且在中等海拔地区出现了较高值。(4)提升土地自然质量、实现土地可持续发展的措施和建议宝天曼土壤质量整体处于中等偏高水平,但由于历史原因,在管理保护、规划开发及土地利用方面存在一些问题,造成部分地区土地质量偏低。现立足于土地自然质量分布特征,针对性提出了健全保护地用地法律法规,加强监管并提升公众素养,严格审批流程,对土地资源进行功能分区,结合区域土壤质量状况因地制宜的安排管理策略,合理的进行保护、开发、利用,开展土地质量空间动态评价、预测工作的建议。

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摘要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 研究目的和意义

1.2 土壤质量评价

1.2.1 土壤质量评价的概念

1.2.2 土壤质量指标体系

1.2.3 土壤质量评价的方法

1.3 以土壤为核心的土地自然质量评价

1.4 研究内容与技术路线

1.4.1 研究内容

1.4.2 技术路线

2 材料与方法

2.1 研究区概况

2.1.1 地理位置

2.1.2 地质地貌

2.1.3 气候特征

2.1.4 水文条件

2.1.5 土壤类型

2.1.6 植被分布

2.2 土壤样品的采集与处理

2.2.1 样点的设置

2.2.2 样品的采集

2.2.3 样品的制备

2.3 土壤样品的测定方法

2.4 土壤质量评价方法

2.4.1 主成分分析法

2.4.2 最小数据集（MDS）方法

2.4.3 单项质量指标隶属度值

2.4.4 评价指标权重

2.4.5 土壤质量评价指数（SQI）

3 土地质量指标分析

3.1 土地物理质量分布特征

3.1.1 机械组成

3.1.2 含水量

3.1.3 容重

3.1.4 小结

3.2 土地化学质量分布特征

3.2.1 土地化学质量指标的描述统计

3.2.2 pH值

3.2.3 有机质

3.2.4 全氮

3.2.5 全磷

3.2.6 全钾

3.2.7 阳离子交换量

3.2.8 微量元素

3.2.9 小结

4 土壤质量综合评价

4.1 各质量评价指标间相关性分析

4.2 土壤质量评价指标体系

4.2.1 主成分个数的确定和主成分贡献率、累计贡献率的计算

4.2.2 各主成分公因子方差的计算

4.2.3 土壤质量评价指标最小数据集MDS的确定

4.3 土壤指标隶属度及权重的确定

4.3.1 单项质量指标隶属度确定

4.3.2 土地自然质量限制性因素分析

4.3.3 单项质量指标权重计算

4.4 土壤质量评价指数

4.4.1 土壤质量指数的计算

4.4.2 土壤质量指数的描述性统计与排序

4.4.3 土壤质量指数分析

4.5 小结

5 提升土地质量、实现土地可持续发展的措施和建议

5.1 健全保护区用地立法和行政法规,维护、提升土地质量

5.2 做好监管工作,引导公众树立土地可持续利用观念

5.3 严格审批流程,科学合理开发

5.4 结合空间信息技术,开展土地质量空间动态评价、预测工作

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 创新点

6.3 不足与展望

参考文献

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王鹏

导师: 朱连奇

关键词: 宝天曼,土地自然质量分布特征,土壤质量评价,垂直分异

来源: 河南大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 自然地理学和测绘学,农业基础科学,林业

单位: 河南大学

分类号: S714

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