藏东南地区耕地利用对土壤养分的影响研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 张丽娜 |
| 答辩日期 | 2024-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 石玉林 ; 许尔琪 |
| 关键词 | 青藏高原 耕地利用 环境影响因素 交互作用效应 影响范围测算 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 自然地理学 |
| 英文摘要 | 青藏高原是地球陆地生态系统极为独特的地理单元，具有极为重要的生态地位。高原农田生态系统是区域生态系统的重要组成部分，其土壤养分不仅直接制约该区域粮食安全和农业可持续发展，而且影响生态系统稳定性。藏东南地区地处盆地到高原的过渡带，具有在相对较小的空间尺度上环境变化剧烈的特点。同时高原地区宜农耕地资源有限，随着人口增长和对经济效益的追求，耕地利用程度不断增大，设施农地快速扩张，经营规模增加，加快土壤养分变化的速度。高原农田生态系统中，环境因素和耕地利用共同调节区域土壤养分状况，研究藏东南地区高寒环境影响下耕地利用对土壤养分的影响对维持和培育土壤可持续生产力具有重要意义。 青藏高原土壤养分研究中，由于高寒环境的特殊性，耕地利用对土壤养分的影响在很大程度上取决于区域环境背景，而各环境影响因素与耕地利用的交互作用效应对土壤养分的影响程度尚不明晰。基于此，本研究以青藏高原的藏东南为研究区，基于Google Earth 高清卫星影像目视解译研究区耕地分布范围，其中大田耕地和设施农地的目视解译精度分别为93.47%和90.87%。在耕地分布范围内设5×5 km 网格，以“空间代替时间”的方法，在典型采样区沿海拔梯度开展野外调研和土壤样品采集，并结合室内实验测定土壤基本理化性质和土壤养分指标(全量和速效养分)，结合区域地形、气候、土壤性质、人为活动等不同环境控制因素，应用统计学方法和多模型推理框架，揭示耕地利用和区域不同环境因素及其交互作用效应对土壤养分的影响，比较不同环境梯度下土壤养分的变化规律，并识别影响区域土壤养分变化的重要路径。比较回归克里格方法和考虑影响因子交互作用效应的广义线性模型的耕地土壤养分空间制图精度，在此基础上精准测算耕地利用对土壤养分的影响范围。以期为高原地区耕地利用及发展精准农业提供相应的对策与措施，为保障区域土壤健康和当地粮食安全，农业可持续发展提供科学支撑。 （1）识别了藏东南地区耕地现状及开垦来源。1990-2020 年期间研究区大田耕地面积占比由0.66%增至0.81%，占比较少且分布零散。2000-2020 年期间，大田耕地开垦为设施农地的面积为1.978 km2，占设施农地总面积的27.38%，非耕地开垦为设施农地的地类中草地开垦而来的占比最大为62.25%，大田耕地周边的草地成为设施农地的主要开垦来源。 （2）揭示了耕地利用和环境因素及其交互作用效应对土壤养分的影响机制。耕地利用促进了土壤养分的累积，且在0-30cm 耕层内设施农地对土壤养分的累积效应更加显著。不同流域内耕地利用对土壤养分的影响程度各不相同，其中在雅鲁藏布江和金沙江流域内耕地利用中设施农地对养分增加更为明显，在怒江和澜沧江流域内两种耕地利用方式的养分含量显著增加但设施农地相对大田耕地无明显提高。多模型推理框架证实了区域土壤养分含量受到研究区高程、气候、土壤性质及耕地利用方式间的交互作用效应，且其作用强度高于各影响因素间的加性和单模型效应。 （3）识别了区域土壤养分变化的重要影响路径。区域地形、人为活动对土壤养分产生直接影响；地形和人为活动通过气候因素，以及气候因素通过土壤性质对土壤养分产生间接影响。整体上可以总结为：首先，高程影响区域水热条件，使气温和降雨有所差异，进而影响土壤养分；其次，气候因素进一步通过气温和降雨影响区域土壤性质，使其土壤湿度和随时间演变的土壤类型有所差异，进而影响土壤养分；最后，研究区的人为活动，特别是不同耕地利用方式会影响区域气候和土壤性质，如不同区域和不同地类间的气温和土壤性质会存在显著性差异，进而影响土壤养分。 （4）揭示了考虑影响因素间交互作用效应的广义线性模型在提高土壤养分空间制图精度的有效性。对比回归克里格和广义线性模型的土壤养分和养分综合质量的空间制图结果，证实了考虑影响因子间交互作用效应可提高制图精度。其中大田耕地和设施农地的各土壤养分指标和养分综合质量指数制图结果中，广义线性模型相比回归克里格方法的R2 平均值分别提高了33.62%和34.15%。两种模型制图结果的空间分布上总体相似，但细节处有差异。在广义线性模型的制图结果中，所表达的空间变异性更为精准，图斑更加细碎，能更详尽准确体现出对土壤养分综合质量影响较大的主控因子空间细节信息。 （5）测算了耕地利用对土壤养分的影响范围。以采样区内各地类间的土壤养分综合指数存在显著性差异的区域为研究区耕地利用对土壤养分含量产生影响的范围。结果显示耕地利用过程中土壤养分含量提高程度较大以及存在显著性差异的区域主要集中在各流域内的农业种植县。其中耕地相比自然植被、大田耕地相比自然植被、设施农地相比自然植被、设施农地相比大田耕地的耕地开垦模式中，土壤养分综合质量存在显著性差异的区域占比分别达到了46.17%、37.48%、53.64%和31.59%。进一步表明藏东南地区设施农地可以有效促进土壤养分的累积，特别是农业发展程度较高的农业县其土壤养分的改善效果更为突出。 |
| 学科主题 | 自然地理学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 233 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/209316]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张丽娜. 藏东南地区耕地利用对土壤养分的影响研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2024. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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