漓江源头大溶江流域土壤理化性质

肖琼; 赵丽芳; 陆来谋; 孙平安; 张陶; 郭永丽

doi:10.11932/karst20210508

漓江源头大溶江流域土壤理化性质

doi: 10.11932/karst20210508

肖琼¹,
赵丽芳²,
陆来谋^{1, 3},
孙平安¹,
张陶¹,
郭永丽¹

1.
中国地质科学院岩溶地质研究所/自然资源部、广西岩溶动力学重点实验室，广西桂林 541004
2.
广西师范大学环境与资源学院，广西桂林 541006
3.
广西产品质量检验研究院，广西南宁 530007

基金项目:

中国地质调查项目 DD20190022

广西自然科学基金项目 2018GXNSFDA050002

对发展中国家科技援助项目 KY201802009

国家重点研发计划 2020YFE0204700

中国科学院国际合作局国际伙伴计划项目 132852KYSB20170029-01

详细信息

作者简介:
肖琼(1984-），女，副研究员，博士，主要从事岩溶水文地质、地球化学相关研究。E-mail：xiaoqiong@mail.cgs.gov.cn。

中图分类号: S153
计量
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- 被引次数: 0
出版历程
- 收稿日期: 2021-03-30
- 发布日期: 2021-10-25
- 刊出日期: 2021-10-25

Spatial differences of soil physical and chemical properties in Darongjiang river watershed

1.
Institute of Karst Geology，CAGS/Key Laboratory of Karst Dynamics，MNR & GZAR， Guilin，Guangxi 541004， China
2.
School of Environment and Resources，Guangxi Normal University，Guilin ，Guangxi 541006， China
3.
Guangxi Inspection and Research Institute for Product Quality，Nanning ，Guangxi 530007，China

Funds:

DD20190022

2018GXNSFDA050002

KY201802009

2020YFE0204700

132852KYSB20170029-01

摘要

摘要: 文章采用ArcGIS和SPSS22.0软件分析珠江三级支流漓江上游大溶江流域内土壤pH、电导率、粒度、土壤总氮（TN）、土壤有机碳（TOC）、土壤无机碳（TIC）及其在空间上的分布特征，结果显示：（1）研究区土壤pH平均值在土下20 cm处为4.04~6.23，土下50 cm处为4.02~6.53，体现出土壤的地带性特征，土壤电导率均值为352.93 μs⋅cm^-1（变化范围为145.00~1 015.00 μs⋅cm^-1），流域内不同地质背景的土壤pH和土壤电导率具有显著差异性；（2）土壤粒径以粉粒含量最高（59.39％），其次是沙粒（33.26％），黏粒含量最低（7.36％），黏粒和粉粒含量随土壤深度增加而增加，沙粒含量随土壤深度的增加而减少；土壤体积含水量为22.04%~46.45%，在土下20 cm 处土壤体积含水量均值为31.55%，在土下50 cm时土壤体积含水量均值为30.98%；（3）流域内土壤的TN、TOC和TIC平均含量分别为1.50 g⋅kg^-1、15.25 g⋅kg^-1、16.89 g⋅kg^-1，其空间分布与土地利用类型一致，均表现为林地高、耕地低的特征；垂直分布上，土壤中碳、氮含量随着土壤深度增加而降低，主要是由于表层土壤最先接收枯枝落叶等腐殖质的分解，使碳、氮等营养物质在地表富集所致；（4）流域内土壤TOC、TIC、TN均与黏粒、粉粒含量呈负相关，与沙粒含量呈正相关，pH与黏粒、粉粒含量呈正相关，与沙粒呈负相关；流域内土壤TN与TIC、TOC均呈极显著正相关，与电导率呈显著负相关；TIC含量和TOC含量之间具有极显著正相关关系，与体积含水量和电导率呈显著负相关。
- 大溶江流域 /
- 土壤理化性质 /
- 土地利用 /
- 岩性 /
- ArcGIS
Abstract: The study on physical and chemical properties of soil in watershed is the basis for soil nutrient management and rational fertilization. The Darongjiang river is the upper reach of the Lijiang river， the third level tributary of the Pearl River. The physical and chemical properties of soil and their characteristics of spatial distribution in Darongjiang river watershed are analyzed， and the research findings are of great significance for agricultural activities in this watershed as well as for the protection of Lijiang river. The results show as follows，（1）The average pH values of soil are 4.04-6.23 （soil samples are taken in 20 cm under the surface） and 4.02-6.53 （soil samples are taken in 50 cm under the surface），which present the Zonal characteristics of soil. The average electricity conductivity （EC） is 352.93 μs⋅cm^-1 with the range of 145-1，015 μs⋅cm^-1. The values of soil pH and EC in different geology backgrounds demonstrate a significant difference in the study area；（2） The soil particle composition in the watershed is dominated by silt （59.39％）， followed by sand particle （33.26％） and clay （7.36％）. And the sand particle decreases with the increase of sampling depth， while the content of clay and silt increases. The volumetric moisture content of soil ranges from 22.04% to 46.45%， with an average of 31.55% in 20 cm under the surface and an average of 30.98% in 50 cm under the surface；（3） The average concentration of total nitrogen （TN）， total organic carbon （TOC）， and total inorganic carbon （TIC） are respectively 1.50 g⋅kg^-1， 15.25 g⋅kg^-1 and 16.89 g⋅kg^-1. The spatial distribution of TN， TOC and TIC conforms to different types of land use， namely， the concentration is higher in forest and lower in cultivated land. Moreover， the nitrogen content decreases with the increase of soil depth， mainly because the decomposition of humus such as deadwood and fallen leaves enriches carbon， nitrogen and other chemical substances in the surface soil；（4） The concentration of TOC， TIC and TN in soil is negatively correlated with the content of clay and silt ， and positively correlated with the content of sand particle. By contrast， the pH value of soil is positively correlated with the content of clay and silt， and negatively correlated with the content of sand particle. The soil TN is of a significant positive correlation with TOC and TIC， but of a negative correlation with electricity conductivity. The concentration of TIC is of a great positive correlation with that of TOC and of a significant negative correlation with volumetric water content and electricity conductivity.
- Darongjiang river watershed /
- soil physical and chemical properties /
- land use /
- lithology /
- ArcGIS
注释:

1) 肖琼，赵丽芳，陆来谋，等.漓江源头大溶江流域土壤理化性质［J］.中国岩溶，2021，40（5）：815-824.

2)

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图 1 野外采样点分布情况

Figure 1. Distribution of sampling points in the field

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图 2 不同地质背景不同深度土壤pH分布情况

Figure 2. Distribution of soil pH at different depths in different geological backgrounds

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图 3 不同地质背景不同深度土壤电导率

Figure 3. Soil conductivity at different depths in different geological backgrounds

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图 4 不同地质背景土壤不同深度粒径组成

Figure 4. Composition of particle sizes of soil at different depths in different geological backgrounds

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图 5 不同地质背景不同深度土壤碳氮含量

Figure 5. Distribution of soil carbon and nitrogen at different depths in different geological backgrounds

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表 1 土壤剖面特征

Table 1. Properties of the soil profile

地层单位	剖面数量	样品编号	土地利用类型	岩性	采样深度/cm	土壤描述
γ	4	01	林地	花岗岩	土下20/土下50	红棕色壤土
		02	林地	花岗岩	土下20/土下50	红棕色壤土
		03	菜园地	花岗岩	土下20/土下50	红褐色壤土
		04	菜园地	花岗岩	土下20/土下50	红褐色壤土
Є	10	05	河漫滩	硅灰质页岩	土下20/土下50	红褐色壤土
		06	河漫滩	硅灰质页岩	土下20/土下50	红褐色壤土
		07	林地	石英砂岩夹泥岩	土下20/土下50	黄褐色壤土
		08	林地	石英砂岩夹泥岩	土下20/土下50	黄褐色壤土
		11	林地	砂岩	土下20/土下50	红棕色壤土
		12	林地	砂岩	土下20/土下50	红棕色壤土
		13	果园地	岩屑石英砂岩	土下20/土下50	褐色壤土
		27	林地	砂岩	土下20/土下50	黄褐色壤土、黄色壤土
		28	林地	砂岩	土下20/土下50	黄褐色壤土、黄色壤土
		14	果园地	岩屑石英砂岩	土下20/土下50	褐色壤土
O	8	09	林地	石英砂岩	土下20	棕色壤土
		10	林地	石英砂岩	土下20	棕色壤土
		23	林地	砂岩	土下20/土下50	棕褐色壤土、黄色砂壤土
		24	林地	砂岩	土下20/土下50	棕褐色壤土、黄色砂壤土
		29	菜园地	石英砂岩	土下20/土下50	棕色壤土、黄色砂壤土
		30	菜园地	石英砂岩	土下20/土下50	棕色壤土、黄色砂壤土
		33	林地	砂岩	土下20/土下50	黄色壤土
		34	林地	砂岩	土下20/土下50	黄色壤土
D_1-2l	4	19	菜园地	灰色钙质砂岩	土下20	黄褐色砂壤土
		20	菜园地	灰色钙质砂岩	土下20	黄褐色砂壤土
		21	林地	灰色钙质砂岩	土下20/土下50	黄褐色壤土、黄色壤土
		22	林地	灰色钙质砂岩	土下20/土下50	黄褐色壤土、黄色壤土
D₂d	6	15	林地	灰黑色灰岩	土下20/土下50	红棕色壤土
		16	林地	灰黑色灰岩	土下20/土下50	红棕色壤土
		43	林地	灰黑色灰岩	土下20/土下50	灰黑色壤土、黄色壤土
		44	林地	灰黑色灰岩	土下20/土下50	灰黑色壤土、黄色壤土
		45	果园地	灰色灰岩	土下20/土下50	黄色壤土、棕黄色壤土
		46	果园地	灰色灰岩	土下20/土下50	黄色壤土、棕黄色壤土
D₂x	2	31	林地	砂岩	土下20/土下50	棕黄色壤土
D₂x	2	32	林地	砂岩	土下20/土下50	棕黄色壤土
D₃l	4	39	林地	硅质岩	土下20/土下50	黄色壤土
		40	林地	硅质岩	土下20/土下50	黄色壤土
		41	菜园地	硅质岩	土下20/土下50	褐色壤土
		42	菜园地	硅质岩	土下20/土下50	褐色壤土
C₁y	4	35	菜园地	灰色灰岩	土下20/土下50	黄色壤土
		36	菜园地	灰色灰岩	土下20/土下50	黄色壤土
		47	林地	灰色灰岩	土下20/土下50	棕色壤土
		48	林地	灰色灰岩	土下20/土下50	棕色壤土
Q	6	17	果园地	/	土下20/土下50	黄色砂土
		18	果园地	/	土下20/土下50	黄色砂土
		25	林地	/	土下20/土下50	红色砂土
		26	林地	/	土下20/土下50	红色砂土
		37	菜园地	/	土下20/土下50	砂土
		38	菜园地	/	土下20/土下50	砂土

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表 2 不同地质背景土壤理化性质均值统计

Table 2. Mean statistics of soil physical and chemical properties in different geological backgrounds

地层单位	采样深度/cm	TN	TIC	TOC	pH	体积含水量/%	电导率/μs⋅cm^-1	土壤粒级/mm
地层单位	采样深度/cm	/g⋅kg^-1	/g⋅kg^-1	/g⋅kg^-1	pH	体积含水量/%	电导率/μs⋅cm^-1	黏粒（<0.002）	粉粒（0.002~0.050）	沙粒（0.050~2.000）
γ	20	1.48	17.34	17.02	4.54	26.55	155.00	1.74	29.15	69.11
γ	50	0.85	12.44	12.44	4.53	28.60	240.00	2.46	34.48	63.06
Є	20	2.70	30.28	27.40	4.88	28.12	211.00	5.82	48.67	45.51
Є	50	1.68	18.16	16.55	4.79	39.90	243.33	7.45	55.43	37.11
O	20	1.69	20.29	14.75	4.36	29.86	315.00	7.41	59.48	33.12
O	50	1.14	13.66	14.47	4.63	22.04	338.75	8.82	65.18	26.00
D_1-2l	20	1.49	17.58	16.47	4.29	28.10	207.50	8.55	65.84	25.61
D_1-2l	50	1.27	10.59	11.01	4.32	28.93	152.50	9.14	72.91	17.96
D₂d	20	1.65	23.67	18.54	6.23	26.07	626.67	7.67	61.24	31.09
D₂d	50	1.41	20.90	15.64	6.53	27.80	613.33	8.29	65.98	25.73
D₂x	20	2.45	14.99	15.50	4.23	46.45	280.00	5.54	54.01	40.45
D₂x	50	1.20	10.78	10.86	4.02	28.15	215.00	6.28	59.95	33.77
D₃l	20	1.31	8.54	8.42	4.04	39.50	373.33	7.89	69.79	22.32
D₃l	50	1.42	8.75	8.63	4.05	34.14	308.00	8.86	69.90	21.24
C₁y	20	1.05	15.00	15.22	6.04	29.63	370.00	8.73	64.94	26.33
C₁y	50	0.98	11.65	11.83	4.29	27.18	372.50	9.79	66.55	23.66
Q	20	1.27	13.40	13.58	6.18	29.65	545.00	7.12	62.31	30.57
Q	50	0.89	10.54	8.70	6.22	42.07	553.33	8.72	64.59	26.69
统计量	平均值	1.50	16.89	15.25	5.01	30.47	352.93	7.36	59.39	33.26
	标准偏差	0.70	1.15	9.80	9.28	9.49	226.62	3.31	15.24	18.20
	变异系数	0.47	0.07	0.64	1.85	0.31	0.64	0.45	0.26	0.55

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表 3 研究区不同土壤性质的 Pearson 相关系数

Table 3. Pearson correlation of different soil properties in the study area

	TN	pH	TOC	TIC	体积含水量	电导率	黏粒	粉粒	沙粒
TN/g⋅kg^-1	1
pH	-0.125	1
TOC/g⋅kg^-1	0.622^**	0.023	1
TIC/g⋅kg^-1	0.636^**	-0.002	0.835^**	1
体积含水量/%	-0.120	-0.069	-0.163	-0.255^*	1
电导率/μs⋅cm^-1	-0.262^*	0.665^**	-0.084	-0.207^*	0.176	1
黏粒（<0.002 mm）	-0.365^**	0.228^*	-0.410^**	-0.433^**	0.142	0.322^**	1
粉粒（0.002~0.05 mm）	-0.378^**	0.213^*	-0.461^**	-0.526^**	0.140	0.330^**	0.873^**	1
沙粒（0.05~2 mm）	0.383^**	-0.219^*	0.461^**	0.519^**	-0.143	-0.335^**	-0.913^**	-0.996^**	1

注：**， P<0.01；*， P<0.05。

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肖琼(1984-），女，副研究员，博士，主要从事岩溶水文地质、地球化学相关研究。E-mail：xiaoqiong@mail.cgs.gov.cn。