劉西剛 王勇輝 焦黎

摘要 以夏爾希里地區(qū)為研究區(qū)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)和地統(tǒng)計(jì)學(xué)相結(jié)合的方法，研究土壤表層（0～10? cm）的有機(jī)質(zhì)（OM）、有效磷（AP）、速效鉀（AK）養(yǎng)分含量以及空間變異特征。結(jié)果表明：研究區(qū)土壤表層OM、AP、AK含量分別為（3.267±2.25）%、（6.751±4.85）mg/kg、（2582±14.72）mg/kg，OM、AP、AK含量均為中等變異;研究區(qū)土壤OM、AK最佳擬合模型為球狀模型，AP最佳擬合模型為指數(shù)模型，決定系數(shù)均很高（0.738～0.994）;OM、AP為空間強(qiáng)烈自相關(guān)，AK為中等空間自相關(guān)。OM、AP變程較長（7 905.52、5 346.75 m），空間上連續(xù)性較好。AK變程較短（4 325.64 m），空間依賴性較強(qiáng)。土壤OM含量空間分布呈現(xiàn)山地森林區(qū)>綠洲區(qū)>荒漠區(qū)的特征，AP、AK含量空間分布均呈現(xiàn)綠洲區(qū)>山地森林區(qū)>荒漠區(qū)的特征;山地森林區(qū)表層土壤空間異質(zhì)性主要受坡度、海拔高度、坡面曲率的影響。夏爾希里地區(qū)表層土壤養(yǎng)分存在不同空間異質(zhì)性和空間關(guān)聯(lián)性，這為干旱區(qū)土壤養(yǎng)分管理、可持續(xù)利用策略以及生態(tài)恢復(fù)提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 土壤表層養(yǎng)分;山地森林區(qū);荒漠區(qū);綠洲區(qū);空間異質(zhì)性;夏爾希里地區(qū)

中圖分類號 S158文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 0517-6611（2019）11-0075-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.11.022

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Abstract Taking the Xiaerxili area as the research area，the contents of organic matter （OM） ，AP and AK nutrients and spatial variation characteristics of soil surface layer （0-10? cm） were studied by combining statistics and geostatistics.The results showed that the content of organic matter （OM），effective phosphorus （AP）， available potassium （AK） in the study area respectively （3.267±2.25） %，（6.751±4.85） mg/kg，（ 25.82±14.72） mg/kg，OM，AP and AK content were the medium variation; the optimal fitting model of soil OM and AK in the study area was spherical model，while the optimal fitting model of AP was exponential model，with high determination coefficient （0.738～0.994）.OM and AP spaces were strongly autocorrelation，and AK was medium spatial autocorrelation.OM and AP had a long variable range （7 905.52，5 346.75 m），with good spatial continuity.AK variable range was short （4 325.64 m），with strong spatial dependence.The spatial distribution of soil OM content was characterized by mountain forest area > oasis area > desert area，and the spatial distribution of AP and AK content were characterized by oasis area > mountain forest area > desert area;the spatial heterogeneity of surface soil in mountain forest was mainly affected by slope，altitude and slope curvature.There were different spatial heterogeneity and spatial correlation between surface soil nutrients in Xiaerxili area，which provide theoretical basis for soil nutrient management，sustainable utilization strategy and ecological restoration in arid area.

Key words Soil surface nutrient;Mountain forest area;Desert area;Oasis area;Spatial heterogeneity;Xiaerxili area

基金項(xiàng)目 國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41261055）。

作者簡介 劉西剛（1993—），男，黑龍江黑河人，碩士研究生，研究方向：干旱區(qū)環(huán)境利用。*通信作者，教授，碩士生導(dǎo)師，從事干旱區(qū)環(huán)境利用研究。

收稿日期 2019-04-02

土壤是一種形態(tài)和演化過程都十分復(fù)雜的自然綜合體，受氣候、生物、母質(zhì)、地形等成土因素的影響，具有復(fù)雜性和時(shí)空變異性[1]。即使在土壤類型和質(zhì)地相同的區(qū)域內(nèi)，同一時(shí)刻土壤特性在空間上也有明顯的差異[2]。土壤養(yǎng)分是植物生長發(fā)育所必需的營養(yǎng)元素，它也是土壤肥力的物質(zhì)基礎(chǔ)[3]，同時(shí)也是植被生活基質(zhì)的必要供體[4]，土壤在形成和演化過程中受多種時(shí)空尺度環(huán)境因素（氣候、土地利用、海拔、地貌地形等）的控制，因此土壤養(yǎng)分的空間變異特征十分復(fù)雜[5-6]。當(dāng)中小尺度上的氣候差異不顯著時(shí)，地形地貌對土壤養(yǎng)分空間變異的影響更為明顯[7]。深入研究土壤養(yǎng)分在空間的變化規(guī)律不僅有助于對土壤發(fā)育格局的探索，更有助于揭示養(yǎng)分在小區(qū)域的空間格局與生態(tài)過程、功能之間的關(guān)系。對于土壤養(yǎng)分的空間預(yù)測在當(dāng)今已經(jīng)有很多的研究方法，其中地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法已被證明是分析土壤特性空間分布特征及其變異規(guī)律最為有效的方法之一[8]，在國內(nèi)外都被廣泛使用，如Elbasiouny等[9]、Glendell等[10]、Roger等[11]、Ye等[12]、Dai等[13]均采用此方法進(jìn)行分析。

夏爾希里地區(qū)是新疆維吾爾族自治區(qū)省級自然保護(hù)區(qū)，到目前為止，對該地區(qū)的研究主要集中在土壤重金屬、土壤鹽分、土壤環(huán)境背景、地表水、植物區(qū)系及蝴蝶資源等[14-18]領(lǐng)域，而土壤養(yǎng)分方面的研究很少。筆者以夏爾希里地區(qū)為研究對象，以變異函數(shù)為工具，將地統(tǒng)計(jì)方法與GIS相結(jié)合分析夏爾希里地區(qū)表層（0～10 cm）土壤養(yǎng)分中的、有效磷、速效鉀的空間變異與空間分布規(guī)律。該區(qū)域由山地森林區(qū)、荒漠區(qū)、綠洲區(qū)3種地貌類型組成，不同的地貌類型表層土壤養(yǎng)分呈現(xiàn)不同的空間分布規(guī)律。研究夏爾希里地區(qū)養(yǎng)分的重要意義在于填補(bǔ)該區(qū)域?qū)ν寥辣韺羽B(yǎng)分研究的空白，豐富該地區(qū)養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)庫。由于山地森林區(qū)無人為干擾，生態(tài)環(huán)境較好，研究此處可為其他同類山地表層土壤養(yǎng)分研究比照提供樣本參考，還可以作為同類山地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建的參考目標(biāo)，同時(shí)也為干旱區(qū)的土壤保護(hù)、生態(tài)恢復(fù)以及土壤可持續(xù)利用提供科學(xué)參考。因此，對夏爾希里地區(qū)的土壤表層養(yǎng)分空間異質(zhì)性研究有重要意義。

1 研究區(qū)概況、數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

夏爾希里地區(qū)位于中哈（哈薩克斯坦）邊界中方一側(cè)，地處新疆博爾塔拉蒙古自治州境內(nèi)北部阿拉套山南坡山區(qū)，地理位置為81°43′09″～82°33′18″E，45°07′43″～45°23′15″N。東西長度為66 km，南北寬度為25 km，總面積為314 km2。由于研究區(qū)內(nèi)地形復(fù)雜，山地垂直結(jié)構(gòu)明顯，由山前平原、低山區(qū)、中山區(qū)、高山區(qū)組成，其中面積為36 km2的中低山區(qū)有完整的自然環(huán)境特征。氣溫在不同海拔高度下各不相同，海拔2 000 m平均氣溫1.1 ℃，海拔1 000 m平均氣溫3.6 ℃[19]。由于研究區(qū)遠(yuǎn)離海洋，位于干旱區(qū)，水源主要來源于阿拉套山體攔截西風(fēng)環(huán)流帶來的降水。降水在不同海拔表現(xiàn)不同，大致呈現(xiàn)隨海拔高度升高而增加的規(guī)律，低山帶降水量為 100～250 mm，中山帶為250～450 mm，高山地帶可達(dá)到450～600 mm。夏爾希里地區(qū)的土壤類型具有明顯的垂直帶分布特性，從高山區(qū)到山前平原依次分布著高山亞高山草甸土、灰褐色森林土、山地黑鈣土、山地栗鈣土、灰漠棕土等[19]。研究區(qū)內(nèi)由于地貌特征不同，主要由山地森林區(qū)、荒漠區(qū)、綠洲區(qū)組成。該地區(qū)整體受人為干擾作用較小，山地森林區(qū)無人為干擾作用，綠洲區(qū)和荒漠區(qū)域有人類的農(nóng)業(yè)活動(dòng)。

1.2 土壤樣品采集

根據(jù)夏爾希里地區(qū)的地貌特征，將研究區(qū)劃分為山地森林區(qū)、荒漠區(qū)、綠洲區(qū)3種不同地貌類型進(jìn)貌行布點(diǎn)，為了便于比較，采樣時(shí)盡可能使采樣點(diǎn)均勻分布。根據(jù)不同地類型的面積不同，以山地森林區(qū)、荒漠區(qū)、綠洲區(qū)之間面積比例為13∶16∶12進(jìn)行布置采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)。于2013年8月和2014年10月，在夏爾希里地區(qū)采集土壤樣品81個(gè)，山地森林區(qū)布點(diǎn)26個(gè)，荒漠區(qū)布點(diǎn)31個(gè)，綠洲區(qū)布點(diǎn)24個(gè)（圖1）。每個(gè)樣本點(diǎn)都按照表層土壤（0～10 cm）進(jìn)行采樣。為了避免誤差對結(jié)果影響，采樣時(shí)均以先期預(yù)定的樣本點(diǎn)為中心，以50 cm為半徑，再取3個(gè)（0～10 cm）土樣，將4個(gè)（0～10 cm）土壤樣本混合后作為最終樣本。利用GPS對樣本點(diǎn)進(jìn)行定位，在采取樣本時(shí)，同時(shí)記錄與樣點(diǎn)有關(guān)的立地因子如坡向、坡度、海拔高度等，將樣本裝入袋中并且做好標(biāo)記。

1.3 土壤樣品處理與測定

將土壤樣本帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干、過0.28 mm篩，以備分析測定有機(jī)質(zhì)（OM）、有效磷（AP）、速效鉀（AK）。坡向是以度（°）為單位按逆時(shí)針方向進(jìn)行測量，用來識別表面上某一位置處的最陡下坡方向，可將坡向視為坡度方向或山體所面對的羅盤方向。坡面曲率代表土壤凹凸情況，該數(shù)值通過運(yùn)用Arc GIS 10.3提取DEM數(shù)據(jù)中的坡面曲率得到，土壤有機(jī)質(zhì)（OM）采用重鉻酸鉀方法進(jìn)行測定，有效磷（AP）采用0.5 mol/LNaHCO3浸提-鉬銻抗比色法進(jìn)行測定，速效鉀（AK）采用乙酸銨浸提-火焰原子吸收分光光度法進(jìn)行測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

通過SPSS 18.0對數(shù)據(jù)中的最大值、最小值、平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、偏度、峰度等特征值進(jìn)行計(jì)算。用SPSS 18.0中的Kolmogorov-Smimov（K-S）模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)。用SPSS 18.0作環(huán)境因子與養(yǎng)分的Pearson相關(guān)性。用Minitab 16軟件中的Box-Cox法對不符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。通過GS+軟件進(jìn)行地統(tǒng)計(jì)學(xué)的半方差函數(shù)的模擬。并用ArcGIS 10.3繪制克里金插值圖。運(yùn)用經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)和地統(tǒng)計(jì)學(xué)相結(jié)合的方法進(jìn)行分析處理。

1.4.1 半方差函數(shù)分析。

半方差函數(shù)又稱變差函數(shù)，被認(rèn)為是地統(tǒng)計(jì)分析中特有的基本工具。它是距離的函數(shù)，主要研究各屬性變量之間在空間上的差異程度，是主要的空間描述性分析工具，被研究者廣泛的應(yīng)用。其公式如下：

式中，γ（h）代表所求半方差函數(shù)值;N（h）代表樣本間隔為h時(shí)的點(diǎn)對數(shù);Z（xi）代表的是區(qū)域化變量Z（x）在空間位置處xi的實(shí)測值;Z（xi+h）代表的是與xi距離為h處的樣點(diǎn)實(shí)測值;半方差函數(shù)揭示了空間的變異格局，一般認(rèn)為，半方差函數(shù)只有在最大間隔距離的1/2之內(nèi)才有作用。在變異函數(shù)中基臺(tái)值（Co+C）、塊金值（Co）、變程（A）是3個(gè)重要的參數(shù)，塊金值與基臺(tái)值的比即Co/（Co+C）代表樣本的空間變異程度。在研究時(shí)，若塊金比Co/（Co+C）<25%，認(rèn)為是空間變量在空間分布上有強(qiáng)烈自相關(guān)性，主要由土壤母質(zhì)、地形、氣候等非人為的結(jié)構(gòu)因素所引起的變異，若25%75%時(shí)，為弱空間自相關(guān)。該研究中的所有半方差函數(shù)均符合有效滯后距離為最大滯后距的1/2。

1.4.2 克里金插值。

克里金插值法是一種被廣泛應(yīng)用的插值方法。該研究采用普通克里金方法進(jìn)行插值。在普通克里金插值中，任意待測點(diǎn)（塊段）x0的實(shí)測值Z（x0），通過該待測點(diǎn)（塊段）周圍的n個(gè)有效采樣點(diǎn)的Z（xi）的線性組合的到估計(jì)值Z#（x0）。

式中，λi為克里金插值中的權(quán)重系數(shù)，在滿足無偏性條件下，最優(yōu)性的估計(jì)方差為：

2 結(jié)果與分析

2.1 表層土壤養(yǎng)分特征統(tǒng)計(jì)

將土壤養(yǎng)分的81個(gè)樣本數(shù)據(jù)采用樣本均值±3倍標(biāo)準(zhǔn)差的方法對特異值進(jìn)行識別，在此范圍之外的值被定義為特異值，用最大值和最小值進(jìn)行相應(yīng)的替換。后續(xù)的計(jì)算均采用處理后的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。由表1可知：表層土壤養(yǎng)分OM的含量為（3.267±2.25）%、表層土壤養(yǎng)分AP的含量為（6.751±4.85）mg/kg、表層土壤養(yǎng)分AK的含量為（25.82±14.72）mg/kg。變異系數(shù)描述數(shù)據(jù)在空間的變異程度[14]，從變異系數(shù)的情況可得，變異系數(shù)的范圍為56.99%～7186%，變異系數(shù)最大的是AK，為7186%，OM、AP、AK的變異程度均屬于中等變異，變異系數(shù)從大到小的順序依次為AK>OM>AP。說明研究區(qū)表層土壤養(yǎng)分的AK受外界干擾明顯。通過對養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)的峰度、偏度進(jìn)行分析以及對數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)。結(jié)果顯示：在5%的K-S檢驗(yàn)結(jié)果中，樣本數(shù)據(jù)均不符合正態(tài)分布要求。在此情況下，用Box-Cox方法對樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換結(jié)果再次通過單樣本Kolmogorov-Smimov檢驗(yàn)，結(jié)果表明，所有數(shù)據(jù)均符合正態(tài)分布。

2.2 表層土壤養(yǎng)分半方差函數(shù)分析

土壤特性在土壤空間異質(zhì)性的經(jīng)典統(tǒng)計(jì)分析中，常常被看作是隨機(jī)分布，彼此之間相互獨(dú)立的。但在實(shí)際中，土壤在空間分布上，彼此之間也存在著相互的依賴性。研究區(qū)表層土壤養(yǎng)分的空間相關(guān)性表明（表2、圖2）：OM在空間的最佳擬合效果符合球面模型、AP的最佳擬合效果符合指數(shù)模型、AK的最佳擬合效果符合球面模型。OM、AP、AK在空間的擬合效果均很高，決定系數(shù)R2范圍為0.738～0.994，說明三者的擬合模型均能較好的反映表層土壤養(yǎng)分在空間分布特征。研究區(qū)表層土壤養(yǎng)分指標(biāo)的塊金值/基臺(tái)值Co/（Co+C）從大到小依次為AK>AP>OM，其中OM、AP的塊金比Co/（Co+C）分別為17.8%、22.1%，從空間上看，表現(xiàn)為強(qiáng)烈的空間自相關(guān)。AK的塊金比Co/（Co+C）的值最大，為67.9%，說明空間上存在中等的空間自相關(guān)。變程的大小反映了土壤特性的有效空間的自相關(guān)距離，OM、AP的變程均較大，分別為7 905.52 m、5 346.75 m，說明OM、AP在空間上的連續(xù)性較好。而AK的變程最小，為4 325.64 m，表明AK的空間依賴性較強(qiáng)。

2.3 表層土壤養(yǎng)分空間分布特征

為了更加直觀地反映研究區(qū)表層土壤養(yǎng)分有機(jī)質(zhì)（OM）、有效磷（AP）、速效鉀（AK）含量在空間上的分布特征，通過利用ArcGIS 10.3軟件中的kriging，對土壤養(yǎng)分各要素的半方差模型進(jìn)行插值分析。分別繪制了土壤有機(jī)質(zhì)（OM）、有效磷（AP）、速效鉀（AK）3種土壤養(yǎng)分空間分布圖（圖3）。

為了更加直觀地反映研究區(qū)表層土壤養(yǎng)分有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀含量在空間上的分布特征，通過利用ArcGIS 10.3軟件中的kriging，對土壤養(yǎng)分各要素的半方差模型進(jìn)行插值分析。分別繪制了土壤有機(jī)質(zhì)（OM）、有效磷（AP）、速效鉀（AK）3種土壤養(yǎng)分空間分布圖（圖3）。

2.3.1 有機(jī)質(zhì)空間分布特征。

通過圖3（a）顯示：研究區(qū)表層土壤有機(jī)質(zhì)的含量大致在0.41%～6.71%范圍內(nèi)，在分布上主要呈現(xiàn)島狀和條帶狀分布，在圖中81°45′～82°15′E的島狀區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)最高值，通過觀察此處為山地森林區(qū)，該處幾乎不受人為因素的影響，植物生長茂盛，植物覆蓋度高，枯枝落葉多。由于該區(qū)域海拔高、溫度相對較低，枯枝落葉分解速度較慢，導(dǎo)致植物在土壤表層聚集的有機(jī)質(zhì)含量較多。在圖中81°15′～81°40′E、81°42′～82°15′E、82°0′～82°8′E的3個(gè)島狀區(qū)域內(nèi)，出現(xiàn)低值區(qū)域，此處大部分為荒漠區(qū)也有少部分的綠洲區(qū)，荒漠區(qū)地表植被稀疏，生態(tài)環(huán)境脆弱極易受到破壞，所以土壤表層有機(jī)質(zhì)含量低。自中部的島狀向外擴(kuò)散，逐漸形成條狀的分布特征。形成自中部的有機(jī)質(zhì)含量向外部逐漸增多的規(guī)律，在中部的荒漠區(qū)形成有機(jī)質(zhì)含量低值區(qū)，含量范圍為0.41%～1.64%。山地森林區(qū)形成有機(jī)質(zhì)高值區(qū)，綠洲區(qū)有機(jī)質(zhì)含量處于兩者之間，形成山地森林區(qū)>綠洲區(qū)>荒漠區(qū)的分布格局。

2.3.2 有效磷空間分布特征。

從圖3（b）可以看出，土壤有效磷含量在1.71～12.34 mg/kg，有效磷分布主要以島狀和條帶狀為主，在研究區(qū)81°30′～82°10′E和82°25′～82°35′E的島狀區(qū)域內(nèi)形成低值區(qū)，含量范圍為1.70～3.99 mg/kg。該區(qū)域主要為荒漠區(qū)，可能與該區(qū)域的母質(zhì)本底值較低有關(guān)。自此區(qū)域向外擴(kuò)散，

有效磷含量逐漸增加，在研究區(qū)80°50′～81°10′E和82°5′～82°20′島狀區(qū)域內(nèi)形成高值區(qū)，含量為892～12.34 mg/kg之間，80°50′～81°10′E區(qū)域主要以綠洲區(qū)為主，82°5′～82°20′E區(qū)域主要以山地森林區(qū)為主，但綠洲區(qū)有效磷含量明顯高于山地森林區(qū)，AP在空間上整體呈現(xiàn)綠洲區(qū)>山地森林區(qū)>荒漠區(qū)的分布格局。

2.3.3 速效鉀空間分布特征。

圖3（c） 反映的是研究區(qū)表層土壤養(yǎng)分速效鉀的空間分布特征，在分布上主要以條帶狀為主，并有部分斑塊鑲嵌其中，速效鉀含量大體在10.54～38.15 mg/kg。在研究區(qū)的81°35′～81°50′E和82°5′～82°20′E島狀區(qū)域內(nèi)形成速效鉀的高值區(qū)，含量范圍為28.73～38.15 mg/kg，該區(qū)域大部分為綠洲區(qū)，受人為活動(dòng)影響大，以農(nóng)作物種植為主，種植作物為棉花，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民施鉀肥量較大，所以導(dǎo)致速效鉀含量高。自此區(qū)域向外逐漸擴(kuò)散，土壤養(yǎng)分速效鉀含量逐漸減少。在81°30′～82°0′E島狀區(qū)域內(nèi)，出現(xiàn)速效鉀含量的低值區(qū)，含量范圍為10.54～18.77 mg/kg。該區(qū)域主要以荒漠區(qū)為主，地表植被稀疏，對鉀素吸收能力弱，導(dǎo)致速效鉀含量低。通過觀察可發(fā)現(xiàn)，速效鉀含量整體呈現(xiàn)綠洲區(qū)>山地森林區(qū)>荒漠區(qū)的分布格局。

2.4 山地森林區(qū)表層土壤養(yǎng)分影響因子分析

夏爾希里山地森林區(qū)不受外界干擾，是一個(gè)獨(dú)立的自然區(qū)域，環(huán)境因子對土壤養(yǎng)分空間分布特征和變異規(guī)律起著非常重要的作用[21]。通過山地森林區(qū)土壤養(yǎng)分與環(huán)境因子的Pearson相關(guān)性（表3）可知：該區(qū)域OM、AP、AK均與海拔高度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，其中OM、AK與海拔高度呈極顯著負(fù)相關(guān)，AP與海拔高度呈顯著負(fù)相關(guān);AP、AK與坡度均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，AP與坡度呈顯著負(fù)相關(guān)，AK與坡度呈極顯著負(fù)相關(guān);OM、AK與坡面曲率呈顯著負(fù)相關(guān);說明海拔越高坡度越陡的地方表層土壤養(yǎng)分OM、AP、AK的含量越低。

2.5 典型山地森林區(qū)表層土壤養(yǎng)分對比分析

由于夏爾希里山地森林區(qū)與祁連山青海云杉區(qū)的地貌特征與水熱條件均較為一致，因此，將兩地的土壤養(yǎng)分進(jìn)行對比研究（表4、5），說明二者養(yǎng)分的差異性以及可能原因。通過表3、4可知：夏爾希里山地森林區(qū)的表層土壤OM的含量在（5.97±1.78）%、AP的含量在（7.27±6.46）mg/kg、AK的含量在（2295±14.99）mg/kg、祁連山青海云杉區(qū)的表層土壤OM的含量為（10.95±3.64）%、AP的含量為（17.86±3.46）mg/kg、AK的含量為（211.49±62.77）mg/kg，祁連山青海云杉區(qū)表層土壤養(yǎng)分的均值均較夏爾希里森林區(qū)的高，其中AK的均值含量相差最大，為188.54mg/kg。從變異系數(shù)上看，夏爾希里山地森林區(qū)養(yǎng)分的變異系數(shù)范圍為29.88%～88.86%，OM、AP、AK的變異程度均屬于中等變異。祁連山青海云杉林區(qū)養(yǎng)分的變異系數(shù)范圍19.37%～32.87%，OM、AP、AK的變異程度均屬于中等變異。但夏爾希里山地森林區(qū)的AP、AK的變異程度明顯高于祁連山青海云杉區(qū)。在這2個(gè)區(qū)域內(nèi)，AK的變化規(guī)律具有一致性，含量所占比重最大，均明顯高于OM、AP含量。

3 討論

對于土壤中的養(yǎng)分的含量變化、空間分布特征以及養(yǎng)分之間的遷移轉(zhuǎn)化，不僅受結(jié)構(gòu)性因素（成土母質(zhì)、氣候、成土過程）還受耕作制度、施用化肥和種植作物類型等人為因素的隨機(jī)性因素的共同作用[23-25]。夏爾希里地區(qū)地形復(fù)雜，地貌類型多樣，由山地森林區(qū)、綠洲區(qū)、荒漠區(qū)組成。山地森林區(qū)土壤以森林土為主、荒漠區(qū)土壤以灰棕漠土為主，土壤類型和植被種類各不相同，農(nóng)業(yè)種植主要分布在綠洲區(qū)域。通過對當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)戶種植施肥情況觀察可知：農(nóng)民種植作物主要為棉花，施肥以重施鉀肥為主，形成連年耕種、不倒茬的種植模式。因此，造成夏爾希里地區(qū)表層養(yǎng)分空間變異受多種因素影響，主要因素有土壤質(zhì)地、地貌特征、地形以及施肥管理和種植結(jié)構(gòu)。

夏爾希里山地森林區(qū)的養(yǎng)分與環(huán)境因子的相關(guān)性特征與王華等[26]對喀斯特常綠落葉闊葉混交林土壤磷鉀受環(huán)境因子影響的結(jié)果較一致。但引起該現(xiàn)象產(chǎn)生的原因可能不同，喀斯特地區(qū)溫度高、降雨量大，淋溶作用強(qiáng)烈，可能淋溶作用是主要因素，而夏爾希里山地森林區(qū)該季節(jié)降雨較少、溫度較低，出現(xiàn)此結(jié)果可能是因?yàn)橹参锏谋砭圩饔靡约暗蚵湮锏挠绊?。夏爾希里山地森林區(qū)OM、AP、AK養(yǎng)分含量明顯低于趙維俊等[22]對祁連山青海云杉區(qū)研究的養(yǎng)分含量，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因可能與淋溶作用的強(qiáng)度有關(guān)，雖然兩地的降水量大致相同，但對于夏爾希里山地森林區(qū)而言，該地區(qū)降水頻率高，但降水強(qiáng)度小。加之林冠截留和地被植物滲吸作用，地表徑流發(fā)育較弱，導(dǎo)致淋溶作用弱，各養(yǎng)分含量相對較低。

限于人力和物力條件要求，該研究只對夏爾希里地區(qū)表層土壤的空間異質(zhì)性以及影響山地森林區(qū)表層土壤養(yǎng)分的環(huán)境因子和與同類山地森林區(qū)表層土壤養(yǎng)分對比進(jìn)行了分析，未對夏爾希里地區(qū)表層土壤養(yǎng)分做出系統(tǒng)評價(jià)。如何很好地闡釋在夏爾希里地區(qū)不同的地貌類型下采取何種方式對表層土壤養(yǎng)分的保護(hù)及合理利用，有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

（1）夏爾希里地區(qū)表層土壤養(yǎng)分OM、AP、AK含量變化幅度不同，變異程度均為中等變異。

（2）OM、AK的空間變異函數(shù)值的最佳擬合模型為球狀模型，AP的最佳擬合模型為指數(shù)模型，三者的決定系數(shù)均很高;OM、AP表現(xiàn)為強(qiáng)烈的空間自相關(guān)，AK為中等空間自相關(guān)。

（3）表層土壤OM含量在空間上表為現(xiàn)山地森林區(qū)>綠洲區(qū)>荒漠區(qū);AP、AK含量在空間上均表現(xiàn)為綠洲區(qū)>山地森林區(qū)>荒漠區(qū)。

（4）山地森林區(qū)表層土壤養(yǎng)分分布主要受海拔、坡度、坡面曲率等因子影響。

參考文獻(xiàn)

[1] 王煒明.基于GIS 的地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法在土壤科學(xué)中的應(yīng)用[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2007，23（5）：404-408.

[2] 高艷霞，徐東瑞.石家莊市邊緣帶土壤養(yǎng)分空間分布特征研究[J].土壤通報(bào)，2009，40（5）：1063-1068.

[3] 宋軒，李立東，寇長林，等.黃水河小流域土壤養(yǎng)分分布及其與地形的關(guān)系[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2011，22（12）：3163-3168.

[4] 邵方麗，余新曉，楊志堅(jiān)，等.北京山區(qū)典型森林土壤的養(yǎng)分空間變異與環(huán)境因子的關(guān)系[J].應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào)，2012，20（4）：581-591.

[5] FISHER R F，BINKLET D.Ecology and management of forest soils[M].3rd Edition.New York：John Wiley and Sons，2000：282-284.

[6] 張偉，劉淑娟，葉瑩瑩，等.典型喀斯特林地土壤養(yǎng)分空間變異的影響因素[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2013，29（1）：93-101.

[7] 岳躍民，王克林，張偉，等.基于典范對應(yīng)分析的喀斯特峰叢洼地土壤-環(huán)境關(guān)系研究[J].環(huán)境科學(xué)，2008，29（5）：1400-1405.

[8] 李艷，史舟，徐建明，等.地統(tǒng)計(jì)學(xué)在土壤科學(xué)中的應(yīng)用及展望[J].水土保持學(xué)報(bào)，2003，17（1）：178-182.

[9] ELBASIOUNY H，ABOWALY M，ABU_ALKHEIR A，et al.Spatial variation of soil carbon and nitrogen pools by using ordinary Kriging method in an area of north Nile Delta，Egypt[J].Catena，2014，113：70-78.

[10] GLENDELL M，GRANGER S J，BOL R，et al.Quantifying the spatial variability of soil physical and chemical properties in relation to mitigation of diffuse water pollution[J].Geoderma，2014，214/215：25-41.

[11] ROGER A，LIBOHOVA Z，ROSSIER N，et al.Spatial variability of soil phosphorus in the Fribourg canton Switzerland[J].Geoderma，2014，217/218：26-36.

[12] YE H C，SHEN C Y，HUANG Y F，et al.Spatial variability of available soil microelements in an ecological functional zone of Beijing[J].Environmental monitoring and assessment，2015，187：1-2.

[13] DAI F Q，ZHOU Q G，L Z Q，et al.Spatial prediction of soil organic matter content integrating artificial neural network and ordinary kriging in Tibetan Plateau[J].Ecological indicators，2014，45：184-194.

[14] 王勇輝，鐘巧，焦黎.夏爾希里地區(qū)土壤重金屬特征及空間變異分析[J].干旱區(qū)地理，2016，39（5）：1043-1050.

[15] 王勇輝，王瑞霞，焦黎.夏爾希里地區(qū)土壤鹽分特征分析[J].水土保持研究，2015，22（5）：138-145.

[16] 王勇輝，焦黎.中國夏爾希里土壤環(huán)境背景值特征及評價(jià)[J].土壤通報(bào)，2015，46（3）：754-761.

[17] 羅曉琴，陳蜀江，阿布都艾力·喀尤木，等.新疆夏爾希里地表水資源調(diào)查[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012（2）：130-131.

[18] 海鷹，姚建保，兵布加甫，等.新疆夏爾希里自然保護(hù)區(qū)植物區(qū)系研究[J].干旱區(qū)研究，2011，28（1）：98-103.

[19]? 陳蜀江，海鷹，金海龍，等.新疆夏爾西里自然保護(hù)區(qū)綜合科學(xué)考察[M].烏魯木齊：新疆科學(xué)技術(shù)出版社，2006：1-25.

[20] 郭旭東，傅伯杰，陳利頂，等.河北省遵化平原土壤養(yǎng)分的時(shí)空變異特征：變異函數(shù)與Kriging插值分析[J].地理學(xué)報(bào)，2000，55（5）：555-564.

[21] 劉淑娟，張偉，王克林，等.桂西北喀斯特峰叢洼地土壤物理性質(zhì)的時(shí)空分異及成因[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2010，21（9）：2249-2256.

[22] 趙維俊，劉賢德，徐麗恒，等.祁連山青海云杉林動(dòng)態(tài)監(jiān)測樣地土壤pH和養(yǎng)分的空間異質(zhì)性[J].干旱區(qū)地理，2015，38（6）：1179-1189.

[23] 王巖，陳永金，劉加珍.黃河三角洲濕地土 壤 養(yǎng) 分 空 間分布特征[J].人民黃河，2013，35（2）：72-74.

[24] 張超，劉國彬，薛萐，等.黃土丘陵區(qū)撂荒農(nóng)耕地土壤有效態(tài)微量元素演變特征[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，46（18）：3809-38177.

[25] 羅新寧，朱友娟，張宏勇，等.塔里木綠洲種植制度對棉田土壤養(yǎng)分性狀的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2012，30（3）：114-118.

[26] 王華，陳莉，宋敏，等.喀斯特常綠落葉闊葉混交林土壤磷鉀養(yǎng)分空間異質(zhì)性[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2017，37（24）：8285-8293.