（土壤学专业论文）不同尺度下低山茶园土壤主要肥力因子空间变异性特征研究.pdf

论文独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行研究工作所取得 的成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其 他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得四川农业大学或其它 教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生始鹚纫户钥f ) 圆6 年6 玛乙g 日 关于论文使用授权的声明 本人完全了解四川农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅， 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意四川农业大学可 以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 研究生签名： 导师签名： 泥翰争匈亭 钇杆 细6 年苦只勰b 加年多月矽日 摘要 本研究借助地统计学方法，在两个尺度下对蒙顶山茶园土壤主要肥力因子的空 间变异性特征作了探讨，以期为实现茶园精准管理提供基础数据。其中，小尺度下 的分析可以得到整个蒙顶山茶园土壤主要肥力因子的空间分布规律，微尺度下的研 究则便于分析其在微域环境内的变化情况，以弥补小尺度分析的不足。通过经典描 述性统计分析、半方差函数分析、r s i g i n g 插值分析得到以下结果： 1 小尺度下土壤全氮、全磷、全钾的含量分别为1 1 6 9 k g 、o 6 5 9 k g 、1 3 5 9 9 k g ； 碱解氮、速效磷、速效钾的含量分别为7 1 7 4 m g k g 、9 5 3 m g k g 、5 3 2 4 m g k g ，属于 中下水平。土壤p h 为4 0 8 ，大大低于优质茶园标准。土壤有机质含量、c e c 分别 为2 7 2 2 9 k g 、1 0 1 7 c m o l k g ，茶园土壤具有中等保肥供肥能力。有效硅含量为 4 2 3 3 m g k g ，属严重缺硅土壤。土壤颗粒组成中砂粒含量最高，占总量的3 5 3 ， 其次是中细粉粒含量，占总量的2 4 1 4 ，粗粉粒含量居第三位，粘粒含量最少： 土壤容重为1 1 9 9 c r a 3 ，土壤疏松多孔，物理性质良好。微尺度下土壤全氮、全磷、 全钾的含量分别为1 4 7 9 k g 、0 5 9 9 k g 、1 2 9 5 9 k g ；碱解氮、速效磷、速效钾含量分 别为8 6 9 9 m g k g 、1 5 7 0 m g k g 、4 9 1 3 m g k g ，其值接近蒙顶山茶园平均水平。土壤 p h 为4 0 3 ，仍然偏低。土壤有机质含量、c e c 分别为3 4 9 1 9 k g 、1 2 6 1 c m o l k g ， 具有中等的保肥供肥能力。土壤有效硅含量为5 9 7 9 m g k g ，属缺硅土壤。中细粉粒 在土壤颗粒组成中含量最高，占总量的2 9 3 7 ，其次是砂粒含量，占总量的2 7 9 0 ， 粘粒含量居第三位，粗粉粒含量最低；土壤容重为1 0 6 9 e r a 3 。 2 小尺度下土壤速效磷出现漂移，不能采用地统计学分析其空间变异性特征。 土壤p h 、c e c 、土壤颗粒组成均具有强烈的空间相关性，其c o ( c o + c ) 值在o 1 1 8 8 之间，结构性因子是影响其空间变异的主要因素。其余土壤肥力因子都具有 中等的空间相关性，c o ( c o + c ) 值在2 7 2 4 9 9 之间，结构性因子和随机性因子 共同影响其空间变异。各肥力因子的空间相关距离在1 8 3 m 8 11 0 m 之间，其中全 钾的空间相关距最大，土壤颗粒组成的空间相关距离均偏小。小尺度下土壤各肥力 因子空间变异方向各不相同。但全氮、全磷、全钾、碱解氮、p h 、c e c 、有效硅、 中细粉粒和粘粒都在接近垂直方向、垂直方向变异明显，在接近横坡方向、横坡方 向变异较弱。土壤有机质在垂直方向变异最显著，在横坡方向变异最弱。土壤砂粒 和粗粉粒在坡向偏北、偏东、横坡方向变异明显，在垂直方向变异最弱。 微尺度下土壤碱解氮、全磷、速效磷、p h 、有机质、c e c 、有效硅和粘粒均具 有强烈的空间相关性，其c o ( c o + c ) 值在o 1 1 6 7 之间。全氮、全钾、速效钾 和砂粒具有中等的空间相关性，c 4 ( c o + c ) 值在2 5 2 5 9 8 之间。粗粉粒和中 细粉粒的空间相关性很弱，c o ( c o + c ) 值分别为7 6 9 和9 3 0 。其空间相关距离在 2 9 m 3 1 l m 之间，其中粘粒的空间相关距离最短，有机质、c e c 和有效硅的相关 距离最大。微尺度下土壤各肥力因子的空间变异方向也各不相同，且与小尺度下各 土壤特性的变异方向有一定的差异。土壤全氮、碱解氮、全磷、全钾、有机质、c e c 、 有效硅在垂直方向或接近垂直方向变异明显，在接近横坡方向变异较弱。土壤速效 磷、速效钾、砂粒、粗粉粒在与坡向呈一定夹角的方向变异较弱，在接近横坡方向 的变异明显。粘粒在垂直方向、坡向右倾4 5 。变异较弱，在横坡方向、坡向左倾4 5 0 变异较强。中细粉粒在坡向右倾3 5 。、接近横坡方向变异较弱，在坡向左倾3 5 。、接 近垂直方向变异较强。 3 小尺度下土壤全氮、碱解氮、有机质、c e c 、有效硅、容重均沿横坡方向 呈条带状分布，除土壤容重随海拔高度上升而逐渐减少外，其余均随海拔高度上升 而逐渐增加。土壤全磷、全钾、速效钾呈片状分布，且东北高于西南，土壤全磷和 全钾在东北呈明显的条带状分布，全磷含量随海拔高度上升而逐渐增加，全钾含量 有随海拔上升逐渐减少的趋势。土壤速效磷含量在9 0 0 m 1 0 5 0 m 、1 0 5 0 1 2 0 0 m 、 1 2 0 0 m 1 4 5 0 m 三个海拔段分别为1 1 4 3 m g k g 、1 0 1 3 m g k g 、5 8 4 m g k g ，从低海拔 段至高海拔段土壤速效磷含量呈梯度减少。土壤p h 呈明显的片状分布和斑块状分 布，海拔越高p h 越低。土壤颗粒组呈现明显的片状分布，粗粉粒和砂粒分布比较 零乱，各粒级空间分布没有明显的规律可循。 微尺度下土壤全氮、全磷、p h 、有机质、c e c 、有效硅均沿坡面横向呈条带状 分布，并伴随部分斑块状分布，从坡面自上而下，土壤全氮、全磷、有机质、c e c 均呈先增加，后减少，再增加的波动变化趋势，而土壤p h 先减少，后增加，再减 少，土壤有效硅呈逐渐减少的趋势。土壤碱解氮、速效磷、全钾、速效钾、砂粒和 粘粒沿斜坡面呈片状分布，土壤碱解氮、全钾沿斜坡面自上而下逐渐增加，速效磷 和速效钾则逐渐减少，砂粒先减少再增加，粘粒先增加再减少。粗粉粒垂直方向呈 条带状分布，而中细粉粒沿坡面横向呈片状分布。土壤容重从坡面至上而下逐渐增 加。 关键词：空间变异；地统计学；尺度；土壤肥力；茶园土壤 2 a b s t r a c t i nt h i sr e s e a r c h ，t h ea u t h o ra n a l y z e dt h es p e c i a lv a r i a b i l i t i e so ft h em a i nf e r t i l i t y f a c t o r si nt e ap l a n t a t i o ns o i lw i t l lt w os a m p l i n gs c a l e sb yg e o s t a t i s t i c s t h ea i mo ft h e r e s e a r c hw a st op r o v i d et h eb a s i so ft h ee x p e r i m e n t a ld a t af o rt h ec o n s t r u c t i o no f o r g a n i c e c o l o g y t e ap l a n t a t i o n ，a n df o r t h e p r e c i s i o na g r i c u l t u r e t e a p l a n t a t i o n m a n a g e m e n t a c c o r d i n gt ot h es t a t i s t i c s ，s e m i v a r i o g r a ma n dg u - i g i n gm e t h o d s ，t h er e s u l t s i n d i c a t e da s ： 1 i ns m a l ls c a l e ：t h ea v e r a g ev a l u e so f t o t a ln i t r o g e n ( t n ) ，t o t a lp h o s h o r u s ( t p ) ，t o a l p o t a s s i u m ( t k ) ，a l k a l i h y d r o l y z a b l en i t r o g e n ( a n ) ，a v a i l a b l ep h o s h o r u s ( a p ) ，a v a i l a b l e p o t a s s i u m ( a k ) w e r e1 1 6 9 k g ，0 6 5 9 k g ，1 3 5 9 9 k g ，7 1 7 4 m g k g ，9 5 3 m g k g a n d 5 3 2 4 m g k g t h es o i lf e r t i l i t yo ft h et e ap l a n t a t i o nw a sa tm e d i u ml e v e l t h ea v e r a g e v a l u eo fp hi ns o i lw a s4 0 8 ，t h i sn u m e r i c a lv a l u ew a sb e l o wt h es t a n d a r do ft h es o i li n h i g hq u a l i t yt e ap l a n t a t i o n i ts h o w e dt h a tt h es o i li nt h i st e ap l a n t a t i o nb e c a m em o r ea n d m o r ea c i d i c t h ea v e r a g ev a l u e so ft h eo r g a n i cm a t t e r ( o m ) a n dt h es o i lc a t i o ne x c h a n g e c a p a c i t y ( c e c ) w e r e2 7 2 2 9 k ga n d1 0 1 7 c m o l k g t h i sr e s u l ti n d i c a t e dt h a tt h et e a p l a n t a t i o ns o i lh a sm e d i u mc a p a c i t yt ok e e pf e r t i l i t y t h ea v e r a g ev a l u eo ft h ea v a i l a b l e s i l i c o nw a s4 2 3 3 m g k g ，w h i c hw a sa tl o wl e v e l t h ea v e r a g ec o n t e n to f t h es a n dw a st h e m o s to n ea m o n gt h es o i lp a r t i c l ec o m p o s i t i o n i t sa v e r a g ec o n t e n e tw a s3 5 3 t h e s e c o n dw a sm e d a n df i n es i l t ，i t sa v e r a g ec o n t e n tw a s2 4 1 4 t h et h i r dw a sc o a r s i l t ， t h ef o r t hw a sc l a y t h ea v e r a g ev a l u eo f t h eb u l kd e n s i t yw a s1 1 9 9 u r n 3 ，s ot h es o i lw a s p o r o u s ，t h es o i lp h y s i c a lp r o p e r t i e sw a sg o o d i nm i c r os c a l e ：t h ea v e r a g ev a l u e so ft n ，t p ，t ka n ，a p , a kw e r e1 4 7 9 k g ， o 5 9 9 k g ，1 2 9 5 9 k g ，8 6 9 9 m g k g ，1 5 7 0 m g k ga n d4 9 1 3 m g k g 1 1 1 ea v e r a g ev a l u eo f p h i n s o i lw a s4 0 3 ，t h i sv a l u ea l s os h o w e dt h a tt h es o i li nt h i st e ap l a n t a t i o nb e c a m em o r e a n dm o r ea c i d i c t h ea v e r a g ev a l u e so ft h eo ma n dt h ec e cw e r e3 4 9 1 9 k ga n d 1 2 6 1 u m o l k g t h i sr e s u l ti n d i c a t e dt h a tt h et e ap l a n t a t i o ns o i lh a sm e d i u mc a p a c i t yt o k e e pf e r t i l i t y t h ea v e r a g ev a l u eo ft h ea v a i l a b l es i l i c o nw a s5 9 7 9 m g k g ，w h i c hw a sa t l o wl e v e l t h ea v e r a g ec o n t e n to ft h em c d a n df i n es i l tw a st h em o s to n ea m o n gt h es o i l p a r t i c l ec o m p o s i t i o n i t sa v e r a g ec o n t e n c tw a s2 9 3 7 t h es e c o n dw a ss a n d ，i t sa v e r a g e c o n t e n tw a s2 7 9 0 t h et h i r dw a sc l a y , t h ef o r t hw a sc o a r s i l t t h ea v e r a g ev a l u eo f t h eb u l kd e n s i t yw a s1 0 6 9 c m 2 i n s m a l ls c a l e ：t h ea v a i l a b l ep h o s h o m sd r i f t e dd u r i n gt h ea n a l y s i s ，t h i s p h e n o m e n as h o w e dt h a tt h es p e c i a lv a r i a b i l i t yo fa v a i l a b l ep h o s h o r u sc o u l dn o tb e a n a l y z e db yg e o s t a t i s t i c s 、订t l ls m a l ls c a l e t h es o i lp h c e ca n dp a r t i c l ec o m p o s i t i o n h a das t r o n gs p a t i a lr e l a t i v i t y , t h er a t e so fn u g g e tt os i l lw e r ef r o m0 1 t o1 8 8 s t r u c t u r a lf a c t o r sw e r et h em a i ns p a c i a lv a r i a b i l i t yf a c t o r s o t h e rf e r t i l i t yf a c t o r sh a d m o d e r a t e l ys p a t i a l l yd e p e n d e n t ，t h er a t e so fn u g g e tt os i l lw e r ef r o m2 7 2 t o4 9 9 ， a n db o t hs t r u c t u r a lf a c t o r sa n dt h er a n d o mf a c t o r sa f f e c t e dt h e i rs p a t i a lv a r i a b i l i t y t h e f e r t i l i t yf a c t o r s r a n g eo fs p a t i a l l yd e p e n d e n tw e r e 舶m1 8 3m e t e r st o8 1 1 0 m e t e r s a n d t h et kh a dt h el o n g e s tr a n g ea m o n gt h ef a c t o r s ，b u tt h er a n g eo fs p a t i a l l yd e p e n d e n to f s o i lp a r t i c l ec o m p o s i t i o nw e r es h o t t h ea n i s o t r o p i cs e m i v a r i o g r a ma n a l y s i si n d i c a t e d t h a tt h es p a t i a lv a r i a b i l i t yd i s t r e c t i o n so ft h ef e r t i l i t yf a c t o r sw e r ed i f f e r e n tf r o me a c h o t h e r t h et p , t k ，a n ，p h ，c e c ，a v a i l a b l es i l i c o n ，m e d a n df i n es i l t ，c l a yh a dv i s i b l e v a r i a b i l i t yn e a rt h ev e r t i c a la s p e c to ra tt h ev e r t i c a ld i r e c t i o n ，a n dh a dw e a k e rv a r i a b i l i t y n e a rt h ed i r e c t i o no fl a t e r a ls l o p eo ra tt h ed i r e c t i o no fl a t e r a ls l o p e t h eo mh a da v i s i b l ev a r i a b i l i t ya tt h ev e r t i c a la s p e e ，a n dw e a k e ra tt h ed i r e c t i o no fl a t e r a ls l o p e t h e s a n da n dc o a r s i l th a dav i s i b l ev a r i a b i l i t ya tt h es l o p ea s p e c tt on o r t h ，t h es l o p ea s p e c t t oe a s t ，l a t e r a ls l o p ea s p e c t ，a n dw e a k e rv a r i a b i l i t ya tt h ev e r t i c a la s p e c t i nm i c r 0s c a l e ：t h ea n ，t p , a p , p h ，o m ，c e c ，a v a i l a b l es i l i c o n ，c l a yh a da s 订o n g s p a t i a lr e l a t i v i t y , t h er a t e so f n u g g e tt os i l lw e r ef r o mo 1 t o1 6 7 t h et n ，t k , a k s a n dh a dm o d e r a t e l ys p a t i a l l yd e p e n d e n t t h er a t e so fn u g g e tt os i l lw e r ef r o m2 5 2 t o 5 9 8 t h es p a t i a l l yd e p e n d e n to ft h ec o a t s i l ta n dm e d a n df i n es i l tw a sw e a k t h e r a t e so fn u g g e tt os i l lw e r e7 6 9 a n d9 3 0 t h ef e r t i l i t yf a c t o r s r a n g eo fs p a t i a l l y d e p e n d e n tw a sf r o m2 9m e t e r sa n d3 11m e t e r s ，t h ec l a y sr a n g ew a st h es h o t e s t ，t h er a n g e o fo m ，c e c ，a v a i l a b l es i l i c o nw a sl o n g e s t t h ea n i s o t r o p i cs e m i v a r i o g r a ma n a l y s i s i n d i c a t e dt h a tt h es p a t i a lv a r i a b i l i t yd i s t r e c t i o n so ft h ef e r t i l i t yf a c t o r sw e r ea l s od i f f e r e n t f r o me a c ho t h e r , a n dd i f f e r e n tw i t ht h es p a t i a lv a r i a b i l i t yd i s t r a c t i o n sa n a l y z e dw i t hs m a l l s c a l e t h et n ，a n ，t p ，t k ，o m ，c e c ，a v a i l a b l es i l i c o nh a dav i s i b l ev a r i a b i l i t yn e a rt h e v e r t i c a la s p e c to ra tt h ev e r t i c a ld i r e c t i o n ，a n dah a dw e a k e rv a r i a b i l i t yn e a rt h ed i r e c t i o n 4 o fl a t e r a ls l o p e t h ea p , a k ，s a n d ，c o a r s i l t h a daw e a k e rv a r i a b i l i t ya tt h ed i r e c t i o n t h a th a da na n g l em a d ew i t ht h ev e r t i c a ld i r e c t i o n a n dh a dav i s i b l ev a r i a b i l i t yn e a rt h e d i r e c t i o no fl a t e r a ls l o p e t h ec l a yh a daw e a k e rv a r i a b i l i t ya tt h ea tt h ev e r t i c a l d i r e n c t i o na n dt h e4 5 。a n g l ea tt h er i g h to ft h ev e r t i c a ld i r e n c t i o n ，h a dav i s i l b l ev a r i a b i l i t y a tt h ed i r e c t i o no fl a t e r a ls l o p ea n dt h e4 5 。a n 【g l ea tt h el e f to ft h ev e r t i c a ld i r e n c t i o n t h e m e d a n df i n es i l th a daw e a k e rv a r i a b i l i t ya tt h e3 5 0 a n g l ea tt h er i g h to ft h ev e r t i c a l d i r e n c t i o na n dn e a rt h ed i r e c t i o no fl a t e r a ls l o p e ，h a dav i s i b l ev a r i a b i l i t ya tt h e3 5 。a n g l e a t t h e e f t o f t h e v e r t i c a l d i r e n c t i o n a n d n e a r t h e v e r t i c a l d i r e n c t i o n 3 i ns m a l ls c a l e ：t h ee q u i v a l e n c eo f t h es o i lt n ，a n ，o m ，c e c ，a v a i l a b l es i l i c o n ， b u l ld e n s i t yd i s t r i b u t e da l o n gt h ed i r e c t i o no fl a t e r a ls l o p e t h ec o n t e n to ft h et n ，a n ， o m ，c e c ，a v a i l a b l es i l i c o nw a sr e d u c e da st h ee l e v a t i o nw e n td o w n ，a n dt h eb u l k d e n s i t yi n c r e a s e da st h ee l e v a t i o nw e n td o w n t h ee q u i v a l e n c eo f t p , t k , a kd i s t r i b u t e d a sas h a p eo f s h e e t t h e i rc o n t e n t sa tt h en o r t h e a s to f t h et e ap 】a n t a t i o nw e r eh i 曲e rt h a n t h a ta tt h es o u t h w e s to ft h et e ap l a n t a t i o n t h es h a p eo ft h ee q u a i v a l e n c eo ft pa n dt k w a sl i k es t r i pa tt h en o r t h e a s to f t h et e a p l a n t a t i o n a n dt h ec o n t e n to f t pi n c r e a s e da st h e e l e v a t i o nw e n tu p ，b u tt h ec o n t e n to ft kr e d u c e da st h ee l e v a t i o nw e n tu p t h ea v e r a g e v a l u eo f a pa tt h r e ee l e v a t i o ns e c t i o n sw h i c hw e r ef r o m9 0 0m e t e r st o1 0 5 0m e t e r s ，1 0 5 0 m e t e r st o1 2 0 0m e t e r s ，1 2 0 0m e t e r st o1 4 5 0m e t e r sw e r e l l 4 3 m g k g ，1 0 1 3 m g k ga n d 5 8 4 m g k g t h ec o n t e n to fa pr e d u c e df r o mt h eh i 曲c re l e v a t i o ns e c t i o nt o l o w e r e l e v a t i o ns e c t i o n t h es h a p eo f t h ee q u a i v a l e n c eo fp hw a sl i k es h e e ta n ds p o t a n dt h e v a l u eo f p hw a sl o w e rw h e nt h ee l e v a t i o nw e n tu p t h es h a p eo f t h es a n d m c d a n df i n e s i l t ，c l a yw a sl i k es h e e t ，t h ec o a r s i l tw a sl i k es p o t t h ed s t r i b u t i o no ft h ep a r t i c l e c o m p o s i t i o nh a dn o ta n yv i s i b l eo r d e r l i n e s s i nm i c r os c a l e ：t h ee l e q u a i v a l e n c eo f t h et n ，t p , p h ，o m ，c e c ，a v a i l a b l es i l i c o n d i s t r i b u t e da l o n gd i s t r i b u t e da l o n gt h ed i r e c t i o no fl a t e r a ls l o p e ，a n ds o m ee l e q u a i v a l e n c e d i s t r i b u t e da sas h a p eo fs h e e t f r o mt o pt ob o t t o mo ft h es l o p e ，t h ec o n t e n to ft n ，t p , o m ，c e ci n c r e a s e df i r s t ，t h a nr e d u c e d ，a n di n c r e a s e da tl a s t b u tt h ev a l uo ft h ep h r e d u c e df i r s t ，t h a ni n c r e a s d ，a n dr e d u c e da tl a s t t h ec o n t e n to fa v a i l a b l es i l i c o nr e d u c e d mt o po ft h es l o p et ob o t t o m t h ee q u a i v a l e n c eo ft h ea n ；a p , a k , s a b d ，c l a y d i s t r i b u t e dl i k es h e e t t h ec o n t e n to fa na n dt ki n c r e a s e df r o mt o pt ob o t t o mo ft h e 5 g r a d i e n ts l o p e ，b u tt h ec o n t e n to f a pa n da kr e d u c e df i o mt o pt ob o s o mo f t h eg r a d i e n t s l o p e t h ec o n t e n to f t h es a n dr e d u c e df i r s ta n di n c r e a s e dl a t e rf r o mt o pt ob o r o mo f t h e g r a i e n ts l o p e ，b u tt h ec o n t e n to fc l a yi n c r e a s e df i r s ta n dr e d u c e dl a t e r t h ee q u a i v a l e n c e o fc o a r s i l td i s t r i b u t e dl i k et h es h a p eo fs t r i p t h ee q u a i v a l e n c eo fm e d a n df i n es i l t d i s t r i b u t e dl i k et h es h a p eo fs h e e t t h ev a l u eo fb u l kd e n s i t yr e d u c e df r o mt o pt ob o t t o m o f t h es l o p e k e yw o r d s ：s p a t i a lv a r i a b i h t y ；g e o s t a t i s t i c s ；s c a l e ；s o i lf e r t i l i t y ；t e ap l a n t a t i o ns o i l 6 1 1 立项背景 第一部分绪论 土壤特性空间变异性研究对提高土壤调查与制图的质量、实施精确施肥等都具 有重要意义。2 0 世纪7 0 年代，地统计学被成功应用到土壤特性空间变异性研究领 域。初期，国外学者偏重于土壤物理性质的空间变异性研究。2 0 世纪9 0 年代后， 土壤养分、盐分、重金属等的空间变异性研究也用到了地统计学。我国土壤学者在 2 0 世纪8 0 年代初开始引入地统计学研究方法，首先将其应用于土壤水分、颗粒组 成等的空间变异性研究，此后，又对土壤养分的空间变异性作了分析，并探讨了土 壤重金属的空间变异性。近年来，随着3 s 技术的不断发展，尤其是与地统计学相 结合在农田系统土壤特性空间变异性研究中取得了丰硕的成果。然而，茶叶等重要 经济作物的土壤空间变异性研究报道甚少。 茶叶在我国经济作物中具有重要地位，但是许多茶园的养分管理仍然比较粗 放。茶园土壤养分的粗放管理向精确施肥转变的前提是土壤肥力的空间变异性研 究。然而，这方面的研究还没有受到足够的重视。目前有关茶园土壤的报道，多集 中在茶园土壤肥力状况与茶叶产量和品质的关系方面。研究方法一般采用传统统计 学方法，如俞慎等研究不同树龄茶树根层土壤化学特性及其对微生物区系和数量的 影响，钟蓉军和张昆林调查分析西藏茶园土壤的p h 、质地、有机质及养分状况， 均采用随机采取样品，分析测定后取平均值的方法”1 。谭和平等研究四川东部和北 部茶园土壤重金属情况时，采用了单因子指数和加权综合指数法。1 。由此可见，借 助地统计学方法研究茶园土壤特性在不同尺度下的空间变异性具有很大的潜力。 现有茶园土壤的研究多集中在浙江、福建一带，四川低山茶园土壤研究相对较 少。蒙顶山茶园位于四川省雅安市，呈东北至西南走向，属于亚热带季风气候，年 降雨量在1 8 0 0 m m 以上，是典型的低山茶园。蒙顶山茶园作为全国两大茶叶源产地 保护地之一，以其悠久的植茶历史和优良的茶叶品质而闻名于世。近年来，以蒙顶 山茶园为中心的优质生态茶园建设已经逐步展开，迫切需要掌握茶园各区域的土壤 肥力状况。因此，采用地统计学方法研究蒙顶山茶园土壤肥力因子的空间变异性十 分必要。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 研究方法 土壤性质空间变异性研究中用到的方法主要有经典统计学方法、地统计学方 法、蒙特卡罗模拟、马尔可夫矩阵法、移动平均法、趋势面拟合法、样条插值法、 逆距离加权法等【4 母】。其中，经典统计学和地统计学方法应用最为广泛。经典统计学 方法可以在样本少、环境多变情况下获取更多的信息，所以过去大多采用该方法研 究土壤特性的空间变异性。但由于均值、变异系数等只能概括土壤特性变化的全貌， 不能反映其局部的变化特征，因而很难确切地描述土壤特性的空间分布状况。 从2 0 世纪8 0 年代初，b u r g e s s 和w e b s t e r 等人【1 0 ”】，在土壤性质空间变异性研 究中首先引入区域化变量理论，并加以丰富和完善，为定量化研究开拓了一条新的 途径。该理论提出以后，地统计学方法被成功地应用到土壤特性空间变异性研究中。 它是以区域化变量、随机函数和平稳性假设等为前提，以变异函数为核心，以克里 格插值法为手段，研究自然现象空间变异性问题的方法 ”】。基于模型的地统计学方 法考虑了与空间有关的随机过程对土壤性质时空分布的影响，所以能够很好地估计 土壤肥力特性在空间上的变化，也能用于评价土壤质量的不确定性、随机模拟土壤 性质的空间分布、模拟土壤的空间变化过程等。地统计学方法已成为土壤特性空间 变异性研究中应用最广泛的方法。 1 2 2 土壤理化性质的空间变异性研究 长期以来，国内外学者分别以养分的精确管理、合理取样数量、推荐施肥、研 究方法比较、重金属污染等为目的，对土壤理化性质的空间变异性作了研究。其研 究对象主要是农田生态系统、森林生态系统、湿地生态系统、综合土地利用类型中 的土壤理化性质，其中农田生态系统中土壤特性的空间变异性研究报道最丰富。地 统计学方法应用初期，土壤物理性质中的水分特征、容重、土壤颗粒组成、土壤团 稳性等的空间变异性是研究的热点【1 4 。6 】；后来，土壤n 、p 、k 以及有机质等的空 间变异性研究报道逐步受到重视，而有关土壤盐分和重金属空间变异性的报道相对 较少 1 7 - 2 3 】。 因土壤特性空间变异是尺度的函数，取样距离不同，变异函数值也会有所差异 2 4 。故根据不同的研究范围和目的，所设取样尺度各不相同。目前各研究的取样间 距差异很大，从几厘米到数千米不等。许多研究只在单一取样尺度下进行，针对同 一研究对象，在多尺度下取样分析的鲜有报道。然而，研究不同尺度下同一变量的 空间变异性，可以深刻地揭示其空间变异状况，如a n t o n i o ( 1 9 9 6 ) 采用7 6 c m 或 1 5 2 c m 和3 0 5 m 三个采样间耐”】，研究免耕的玉米和大豆田土壤磷和钾的空间变 异性。结果发现，不同的采样尺度下土壤属性的空间变异性结构是不同的。雷永雯 等( 2 0 0 4 ) 采用用9m 1 2m 、2 0 0m x 2 0 0m 、1 0 0 0m x 1 0 0 0m 三种网格尺度取样瞄】， 分析了土壤有机质、全氮、有效磷在这三种尺度下的空间变异性，同样发现上述土 壤特性在各尺度下的空间变异性差异明显。 1 2 2 1 微小取样尺度下的研究 微小取样尺度( 以下简称微尺度) 的研究主要集中在农田土壤理化性质空间变 异性方面。绝大部分研究表明，在微尺度下土壤理化性质具有空间相关性。该尺度 下均采用规则网格法取样，取样间距从几厘米至几十米不等，其中以5 m 5 m 间隔 取样研究的报道较多，土壤各特性的空间相关距一般在2 0 m 以内，有机质在微尺度 下具有强烈的空间相关性，水分的空间相关性相对较弱，容重的空间变异相对较小 2 7 - 3 2 1 。因研究对象不同，土壤理化性质的空间变异性也各不相同。因此，虽然取样 尺度相同，并且多采用地统计学方法，但所得结论仍有一定差异。如张建辉等( 1 9 9 6 ) 和吕贻忠等( 2 0 0 2 ) 研究坡面土壤湿度的空间变异性时，均采用5 m 5 m 的取样间距， 但所得土壤水分的空间相关距以及空间变异方向性均不相同 3 2 , 3 3 。 1 2 2 2 中、小取样尺度下的研究 中、小取样尺度( 以下简称中、小尺度) 下土壤特性的空间变异性研究多集中 在土壤养分方面。小尺度下多以规则网格法取样，而中尺度下以随机取样为主。研 究表明【3 4 - 3 5 ，小范围内土壤养分是空间相关的，土壤有机质的空间相关距离在5 0 4 5 0 m 之间；有效p 和k 的空间相关距离有较大差别，有的研究结果在l o o m 以上， 也有部分研究结果在6 0 m 以下；硝态氮的空间相关距