我国森林土壤全磷密度分布特征

土壤磷可利用性显著影响森林生产力和固碳能力。了解我国森林土壤全磷密度在土壤、气候和植被等不同环境条件下的分布特征,为我国森林质量提升和固碳增汇提供理论指导。收集全国森林土壤调查数据和文献数据中0—20 cm(2571个样地)、20—40 cm(1305个样地)、40—60 cm(701个样地)、60—80 cm(40个样地)和80—100 cm(31个样地)土层土壤全磷含量和容重以估算土壤全磷密度,采用单因素方差分析和Tukey HSD法(或Mann-Whitney U法)检验土壤全磷密度在不同土层、土壤类型、土壤风化程度、气候区、森林起源、森林结构、林龄组、森林类型和树种组之间的差异,利用线性回归分析探讨土壤全磷密度的纬度和经度变化趋势。结果表明:(1)我国森林40—60 cm土层(9.02 t/hm^(2))土壤全磷密度显著低于表层0—20 cm(13.81 t/hm^(2))和20—40 cm(10.84 t/hm^(2))以及深层60—80 cm(11.28 t/hm^(2))和80—100 cm(12.76 t/hm^(2))(P<0.001),0—60 cm土层土壤全磷密度表现为中度风化(11.89—18.86 t/hm^(2))>轻度风化(10.19—11.13 t/hm^(2))>重度风化(5.44—8.89 t/hm^(2)),在土壤类型间差异显著(P<0.001),铁铝土的值最低(5.44—8.89 t/hm^(2));(2)土壤全磷密度随着纬度的增加线性增加,但随着经度的增加线性降低(除0—20 cm土层),自热带向北温带也呈增加趋势;(3)我国森林0—60 cm土层土壤全磷密度表现为人工林(11.54—15.49 t/hm^(2))显著高于天然林(7.14—11.93 t/hm^(2))及纯林(12.16—15.40 t/hm^(2))显著高于混交林(6.06—12.15 t/hm^(2)),在林龄组和森林类型间差异显著(P<0.001),0—20 cm和20—40 cm土层中过熟林(23.10 t/hm^(2)和12.54 t/hm^(2))和落叶针叶林(19.49 t/hm^(2)和15.30 t/hm^(2))土壤全磷密度最高,40—60 cm土层土壤全磷密度随着林龄的增加而降低。总体来看,我国森林0—100 cm土层土壤全磷密度存在明显的空间分布规律,其在土壤、气候和植被类别间差异显著,这些生物与非生物因素是影响我国森林土壤全磷高低和分布特征的重要因子;延长轮伐期和种植混交林是维持和提高我国森林土壤全磷养分可持续利用的重要途径。

1940-2002年长江中下游平原乡村景观区域中耕地类型及其土壤氮磷储量的变化

过去60a间,长江中下游平原乡村景观区域中土地利用覆被类型,特别是耕地类型发生了显著地转变,并对其土壤全氮和全磷产生了明显地影响。通过选取区域代表性样方、研究耕地类型的小尺度转化、土壤取样和收集1965年前土壤全氮、全磷历史数据,采用尺度推绎和蒙特卡洛不确定性分析方法,评价了1940-2002年长江中下游平原人口密集的乡村景观区域中耕地类型及其土壤全氮、全磷储量的变化。结果表明:近60a来,在86×103km2的区域中有47%的面积发生了变化,其中33%的面积是耕地类型转化。耕地面积减少18.6%(-16.0×103km2),其中稻田面积减少21.5%(-18.5×103km2),种植木本作物的旱地面积减少1.7%(-1.5×103km2);而种植木本作物和种植1年生作物的水浇地的面积分别增加了3.5%(3.0×103km2)和2.0%(1.7×103km2)。尽管稻田面积大幅减少,但其仍是区域中面积最大的土地利用覆被类型。1940-2002年,有98%的可能性区域耕地0-30cm土壤全氮储量净减少,而其0-30cm土壤全磷储量则无明显变化。区域耕地土壤全氮储量明显减少(-7.2Tg N),主要受稻田土壤全氮储量显著减少(-8.0Tg N)的影响,而稻田面积大幅减少是导致稻田土壤全氮储量减少的主要原因。与此同时,种植木本作物的旱地的土壤全氮储量减少了0.7Tg N;而种植木本作物和种植1年生作物的水浇地分别增加1.3和0.7Tg N。区域耕地土壤全磷储量变化不明显,主要受稻田土壤全磷储量无明显变化的影响。尽管稻田面积大幅减少,但由于稻田土壤全磷密度增加了29%(其净增加的可能性为76%);加之稻田土壤全磷密度变异较大,所以稻田土壤全磷储量并没有明显减少,其净减少的可能性仅为64%。与此同时,有75%的可能性种植木本作物的旱地的土壤全磷储量净减少,但仅减少了0.3Tg P;而种植木本作物的水浇地和种植1年生作物的水浇地土壤全磷都有少量增加,分别为0.7和0.4Tg P。通过选取区域代表性样方、研究耕地类型的小尺度转化、土壤取样和收集土壤历史数据、结合尺度推绎和蒙特卡洛不确定性分析方法,能够揭示1940-2002年长江中下游平原人口密集的乡村景观区域中耕地类型及其土壤全氮和全磷储量的变化。

不同制图尺度及土壤数据对土壤全磷储量估算的影响

准确计算农田土壤磷储量对农业可持续发展和面源污染治理具有重要意义,但以往的磷储量研究并没有考虑不同土壤数据源和制图尺度造成的估算误差.本文以江苏北部29个县(市)约393×10~4hm^2旱地为例,分析了我国《县级土种志》、《地级市土种志》、《省级土种志》和《中国土种志》中记录土壤剖面资料分别建立的1∶5万、1∶25万、1∶50万、1∶100万、1∶400万和1∶1000万数据库对土壤全磷储量估算的影响.结果表明:与数据最详细、记录有983个土壤剖面的《县级土种志》1∶5万尺度全磷密度和储量相比,其他不同土壤数据源建立的各个尺度土壤数据库估算的全磷密度和储量相对偏差分别在4.8%~48.9%和1.6%~48.4%.大部分《县级土种志》和《地级市土种志》土壤数据源建立的不同尺度全磷密度与《县级土种志》1∶5万尺度之间存在极显著或显著差异,《省级土种志》和《中国土种志》土壤数据源建立的不同尺度全磷密度与《县级土种志》1∶5万尺度之间均存在极显著差异,说明在旱地磷储量估算的研究中,选择适宜的制图尺度和土壤数据源是非常必要的.