摘要
秦岭作为我国重要的自然森林生态功能区，其动、植物资源丰富，植被茂密，是研究森林生态系统自然物质的积累与养分周期循环的一个重要场所。森林土壤在整个森林资源中占据着至关重要的地位，是自然和森林生态系统发展的基础。本研究区秦岭火地塘林区位于秦岭南坡中段，分析其土壤养分的空间分布特征及影响因素有助于正确评估区域生态系统服务功能，促进生物多样性保护与高质量发展。本文以秦岭火地塘作为研究区，基于经典统计学、地统计学和GIS技术，探讨了该地区土壤全碳（TC）、全氮（TN）、全氢（TH）、全硫（TS）、速效钾（AK）、速效磷（AP）的空间格局及其分布的影响因素，并综合分析了该地区最优的插值方法以及最合理的采样数量，以期为进一步阐明秦岭的景观格局和森林生态体系建设提供适当的科学参考。主要研究结果如下： （1）秦岭火地塘林区的土壤全碳、全氮、全氢、全硫、速效钾和速效磷均表现为中等程度的变异，说明各土壤养分要素在空间上分布不均匀，均具有较强的空间异质性。林区土壤养分要素变异程度大小排序为：速效钾＞全碳＞速效磷＞全硫＞全氮＞全氢。 （2）半方差函数分析表明研究区内所有土壤养分要素的块金比均小于0.25，都呈现出较强的空间相关性。林区内土壤全碳、全氮、速效钾的最佳半方差函数拟合模型均为高斯模型，全氢和全硫为球面模型，速效磷则为指数模型。 （3）采用五种空间插值方法对研究区内各土壤养分要素进行空间分布预测并验证精度后发现，土壤全碳、全氮、全氢、全硫和速效磷利用普通克里金法插值结果最佳，速效钾的最佳插值法为径向基函数法。林区的土壤全碳和全氮分布规律相似，整体呈西北和东北高东西低分布特征。研究区内大约有90%的全氮达到一级养分水平，说明火地塘林区全氮含量丰富。全氢在东部和西部含量较低，在西北部较高，东北部、中部和南部次之。全硫总体呈现东西低南部高，含量低值区斑块较大。速效钾整体呈现出中部、东部和东北部含量水平相对较高，北部和东南部含量水平较低的格局。速效磷在研究区中心有一个含量较高的区域，由中心向边界含量逐渐增加的区域包围着，可以近似看为一个环，圆环和中心之间是速效磷含量较低的区域。 （4）研究区内各土壤养分随着采样数量的减少，极差在缩小，空间自相关性逐渐减弱，半方差函数拟合模型的决定系数减小，模型拟合效果变差。综合来看，火地塘林区土壤全碳、全氮、全氢、全硫和速效钾的采样数量都应不低于116个，速效磷应不低于143个。故总体而言针对秦岭火地塘林区的土壤养分采样数量应不少于143个。 （5）研究区内各土壤养分间大部分存在显著相关关系，土壤养分与年均降水量和年均温无显著相关性，与地形因素（海拔、坡度、坡向）具有一定的相关性。总体表现出土壤养分含量随着海拔的升高而增大，在北坡的含量普遍高于南坡。随着坡度的增大，各养分含量均表现出逐渐减小的趋势，且在不同坡度间差异显著。不同林分类型下土壤养分表现也不同，除土壤全氢外，全碳、全氮、全硫、速效钾和速效磷在不同林型间差异显著。总体来看锐齿栎的土壤养分含量均为最少，华山松和油松较高。
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