( 10 )

生態建設條件下黃土高原小流域土壤速效磷空間分佈及其影響因素研究

Spatial Distribution of Soil Available Phosphorus and Its Influencing Factors Under the Condition of Ecological Construction in a Small

Watershed on the Loess Plateau, China

程　聖　東CHENG-SHENG DONG

西安理工大學

省部共建西北旱區生態

水利國家重點實驗室

副教授

莊　少　豪ZHUANG-SHAO HAO

西安理工大學

省部共建西北旱區生態

水利國家重點實驗室

碩士研究生

徐　國　策*

XU-GUO CE

西安理工大學

省部共建西北旱區生態

水利國家重點實驗室

副教授

成　玉　婷CHENG-YU TING

西安理工大學

省部共建西北旱區生態

水利國家重點實驗室

博士研究生

摘　　　　　要

磷是決定土壤肥力的重要指標，也是動植物生長和生物過程中必不可缺的元素之一，研究其空間分佈對評估土壤潛在生產力和環境污染具有重要意義。淤地壩、梯田和“退耕還林”工程是中國黃土高原最主要的水土保持措施，為瞭解淤地壩、林地、草地和梯田等生態建設措施對土壤速效磷量的影響，採用統計分析和地統計的方法分析了土壤速效磷(SAP)的空間變異特徵及地性因數對其的影響。在黃土高原選取典型小流域採集土壤樣品，採樣深度為100 cm，採樣間隔為20 cm。結果表明，在0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm、60~80 cm和80~100 cm五個土層深度下，流域內土壤平均速效磷含量分別為28.19、27.26、28.40、27.66和29.37 mg/kg；且五個土層下土壤有效磷含量存在顯著的差異(p < 0.01)，不同土地利用下土壤速效磷平均含量的表現為：草地>梯田>壩地>坡耕地>林地；不同土地利用下，坡度、海拔和坡向對土壤速效磷含量的影響不同；小流域0~100 cm土層下梯田、草地、林地、坡耕地和壩地土壤速效磷儲量分別為11.56、123.64、9.80、20.21和17.31 t。

關鍵詞：土壤速效磷，土地利用變化，植被恢復，淤地壩，梯田。

ABSTRACT

Soil phosphorus is a major determinant and indicator of soil fertility and quality. Moreover, it is also an essential nutrient for animals, plants and other biological processes. Information on the spatial distribution of soil available phosphorus (SAP) is important in assessing current or potential soil productivity and estimating environmental pollution. The construction of check dams and terraces, and the ‘Grain-for-Green’ project are major soil and water conservation measures on the Loess Plateau, China. To understand the impacts of check dams combined with forests, grasslands, and terraces on soil available phosphorus content, spatial variation in SAP and its influencing factors was studied using classical

* 通訊作者，西安理工大學省部共建西北旱區生態水利國家重點實驗室副教授，陝西省西安市碑林區金花南路5號， xuguoce_x@163.com

基金名稱：國家重點研發計畫(No.2017YFC0504704)；國家自然科學基金專案(51609196, 41701327)

臺灣水利　第 67 卷　第 1 期民國 108 年 3 月出版

Taiwan Water ConservancyVol. 67, No. 1, March 2019

( 11 )

一、引　　　言

磷素不僅是土壤的重要組成部分，而且是陸

地和水生生態系統中極其重要的生態因數，同時

也是動植物生命活動必須的營養元素[1]。在陸地

生態系統中，土壤磷素的水準與土壤生產力密切

相關，其含量的高低直接影響著土壤肥力和作物

生長品質。近年來，在農業生態系統中，為了提

高土壤肥力增加作物產量，人為的投入了大量的

化學肥料，實質上已經導致陸地生態中磷素的富

集[2]。磷素過量富集會改變養分的有效性，增加

微生物數量和活動[3]，同時由於農業生產而排放

的大量磷素引起水體的富營養化[4,5]，給水生態

系統和人類健康造成重大危害。人為因素和氣候

變化引起的土地利用變化對土壤速效磷含量的變

化也有著重要影響，土地利用方式的改變常常容

易導致土壤磷迴圈格局的變化，從而影響到整個

生態系統的穩定性和可持續性[6]。不合理的土地

利用會導致嚴重的水土流失和環境問題，比如由

土壤養分流失引起的水體富營養化[7]。同時頻繁

的改變土地利用結構，也會與生態環境發生衝突[8]，從而導致一系列嚴重的後果，比如增加土壤

流失量，使土壤有機質和氮磷的含量減少，進而

影響土壤肥力[9]。然而，適當的水土保持措施可

以明顯減少土壤侵蝕和養分流失，特別是在生

態脆弱且易受侵蝕的黃土高原地區[10]。為控制

水土流失，恢復生態系統，中國政府於1999在黃

土高原啟動一系列的生態建設工程，目的是因地

制宜合理利用土地資源，恢復森林植被[11]。坡

改梯、淤地壩和“退耕還林(草)”作為主要的水

保措施，被認為是恢復生態建設的突破口和基本

保障。到目前為止，已經將16,000多平方公里的

坡耕地轉化為林(草)地，使黃土高原的植被覆蓋

增加了25%[12]。同時，在2011年底已建成5,470座

大型淤地壩和52,444座中小型淤地壩。截至2012

年，黃土高原共有梯田面積為371.29萬hm2，其

減沙能力約為5億t[13]。這種大規模的生態建設

不僅改變了黃土高原的植被、土壤性質和土地結

構，對黃土高原養分的迴圈也產生了一定的影響[14]。因此，準確評估生態建設後土壤磷含量的

變化，分析其在不同土地利用中的儲量並認識其

空間分佈和演變規律具有重要意義。

目前，大多數研究主要集中在土地利用變化

對土壤碳、氮分佈的影響上。如Stark等[15]研究

了紐西蘭農田生態系統中50 cm直徑的土壤採樣

器內土壤微生物碳、氮等指標的空間變異特徵。

Strenger等[16]在德國丘陵區，研究了50 × 50 m的社區尺度內土壤硝態氮的空間分佈及其與土壤水

分、全碳及全氮含量之間的關係，劉付程等[17]

基於地質統計學和GIS技術繪製出了中國太湖典

型地區土壤全氮分佈圖，趙彥峰等[18]在中國河

南省研究了68 km2砂姜黑土區內土壤有機碳、全

氮等指標的空間變異特徵。然而，對於土壤磷素

的空間分佈及其影響因素的研究少有報導，特別

是流域內土壤速效磷的空間分佈及其影響因素更

是鮮有研究。

小流域往往是一些河流的源頭，徑流和泥沙

所攜帶的養分通常導致流域內河流和湖泊的富營

養化，造成水質退化，因此，研究流域內土壤速

效磷的空間分佈及其影響因素，對瞭解流域土壤

磷素迴圈和水體品質變化具有重要意義。本文在

黃土高原選取典型小流域分析了土壤速效磷空間

statistics and geo-statistics. Soil samples were collected at 20 cm intervals down to a depth of 100 cm across a small watershed of the Loess Plateau. The results indicated the mean soil available phosphorus (SAP) concentrations at soil depths of 0~20, 20~40, 40~60, 60~80 and 80~100 cm in the watershed were 28.19, 27.26, 28.40, 27.66 and 29.37 mg/kg, respectively. The SAP concentrations among the five soil layers showed significant differences (p < 0.01). The mean SAP concentration decreased as follows: grassland > terrace > dammed > farmland > forestland. The impact of topographical factors on the variation of SAP under different land use is obviously different. Slope and soil texture had a significant impact on SAP concentration across the watershed. The SAP storage of terrace, grassland, forestland, sloping cropland and dam farmland at a soil depth of 0~100 cm were 11.56, 123.64, 9.80, 20.21 and 17.31 t.

Keywords: Soil available phosphorus, Land use change, Vegetation restoration, Check-dam, Terraces.

( 12 )

分佈及地形因數對其的影響，其主要目的是：

(1)評估生態建設對土壤速效磷空間分佈及儲量

的影響；(2)分析不同土層深度下，地形因數對

土壤速效磷含量的影響。

二、研究區概況與研究方法

2.1. 研究區概況

研究區位於黃土高原的王茂溝流域(110o

20'26"-110o22'46"E，37o34'13"-37o36'03"N)，在

中國陝西省綏德縣以北5公里的無定河流域內(圖

1)。該流域面積5.97平方公里，海拔在936米到

1,188米之間，年平均氣溫為10.2℃，年平均降

水量約為513毫米，且年內分佈不均，其中7~9

月份降水量占全年降水量的60%。土壤以黃綿土

為主，在豐水期受降雨影響很容易引發嚴重的土

壤侵蝕。自1950年起，許多水土保持措施在王茂

溝流域得以實施，因而該流域可作為水土保持研

究的典型流域。流域內主要的土地利用類型為坡

耕地(22.32%)、林地(9.15%)、草地(36.51%)、梯

田(25.78%)和淤地壩(6.24%)。

2.2. 研究方法

2.2.1. 土壤採集與測定方法

土樣的採集時間為2014年7月至8月，用直徑

為6.9釐米的土鑽收集土壤樣品。採樣深度為100 cm，按0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm、60~80 cm和80~100 cm五個深度分層採集各個土層的土

壤樣品。每個採樣點平均間隔為100米，不同土

地利用方式下土樣的採集數量分別為：18個(梯

田)、114個(草地)、48個(林地)、20個(坡耕

地)，和16個(淤地壩)。在採集土樣的過程中，

同時記錄採樣點的海拔、海拔、坡度、坡向、

植被種類和覆蓋度。土壤速效磷的分析採用全

自動間斷分析儀(ADA, CleverChem200，德國)測

定。土壤容重用環刀取樣測定，在坡耕地，林

地，草地，梯田和淤地壩，共取15個土壤剖面，

深60 cm，按20 cm間隔分層取樣，帶回實驗室用

烘箱在105℃烘乾10小時後測定土壤容重。土層

厚度0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm、60~80 cm和80~100 cm分別用A1、A2、A3、A4和A5表示。

2.2.2. 資料分析與處理方法

描述性統計分析採用SPSS (20.0)軟體進行分

析，半方差函數採用GS+ (7.0)進行計算，空間分

佈圖採用ArcGIS (10.1)製作。

半方差函數是地統計學中研究土壤空間變異

性的關鍵函數，它的理論模型可用來分析土壤有

效磷空間變異的隨機性和結構性。定義式為：

(1)

式中：γ(h)為半方差函數；z(xi ) – z(xi + h)

為間隔為h的2個觀測點的實測值；N(h)為以h為步長的所有觀測點的成對數目。半方差函數圖通

常由γ(h)對h作圖得到，通常半方差函數的數值

會隨著樣點距離的增加而增加，並在一定的變程

內增加到一個基本穩定的常數，即基台值。根據

決定係數R2和殘差RSS對半方差函數進行擬合得

到合理的理論模型。

土壤有效磷的儲量的計算借鑒土壤有機碳儲

量的計算公式[19]：

Ci = di × ρi

× Oi / 100 (2)

Wi = Ai × Ci (3)

式中，i 為土壤不同層次，C 為土壤有效磷

i ih z x z x h= − + ( ) ( ) ( ) ( )( ) 2

1

12

N h

iN h =∑

圖1　研究區位置、土地利用類型及採樣點分佈圖

( 13 )

的密度(g/m2)，d 為土層厚度(cm)，土壤容重(g/

cm3)，O 為土壤有效磷含量(mg/kg)，A 為各類型

所占面積，W 為土壤有效磷的儲量。

三、結果與分析

3.1. 土壤速效磷的統計特徵

從表1可以看出，不同土層深度下土壤速效

磷存在著明顯的差異( p > 0.01)，最小值和最大

值差值較大，接近50倍；其均值在A5層最大，

為29.37 mg/kg，A2層最小，為27.26 mg/kg。A1、

A2、A3、A4和A5五個土層下速效磷的變異分別

為36%、37%、37%、38%和35%。根據Nielson和

Bouma (1985)的分類系統[20]：弱變異CV ≤ 10%，

中等變異10% < CV < 100%，強變異CV ≥ 100%。因

此，五個土層下速效磷的變異係數均為中等變

異。

對於地學統計分析而言，由於Kriging方法

對正態分佈資料的預測精度最高，故在進行地統

計分析之前，需要檢驗土壤速效磷資料集是否滿

足正態分佈。從K-S檢驗及偏度峰度可以看出，

五個土層下SAP均服從正太分佈( p > 0.05)，滿

足下一步分析的要求，其正態分佈曲線如圖2所

示。

3.2. 不同土地利用下土壤速效磷和容重的變化

雙因素方差分析表明，土地利用和土層深度

均顯著的影響SAP含量( p < 0.01)。不同土地利用

下SAP含量及容重平均值見表2，可以看出，五種

表1　不同土層深度下土壤速效磷(SAP)統計特徵(單位：mg/kg)

土層深度

(cm) 均值 標準差 最小值 最大值 偏度 峰度K-S (P)

CV (%)

A1 28.19 10.27 1.14 50.40 -0.39 -0.19 0.52 36A2 27.26 10.12 1.17 50.72 -0.45 -0.26 0.35 37A3 28.40 10.56 0.70 54.57 -0.15 -0.03 0.48 37A4 27.66 10.54 0.52 57.15 -0.24 -0.05 0.87 38A5 29.37 10.21 2.62 59.25 -0.15 0.43 0.71 35

表2　不同土地利用下土壤速效磷(SAP)平均含量與容重

土層深度

(cm)

梯田 草地 林地 坡耕地 壩地

SAP (mg/kg)

容重 (g/cm3)

SAP (mg/kg)

容重 (g/cm3)

SAP (mg/kg)

容重 (g/cm3)

SAP (mg/kg)

容重 (g/cm3)

SAP (mg/kg)

容重 (g/cm3)

A1 30.53 1.28 28.95 1.26 26.52 1.27 28.51 1.29 30.70 1.37A2 28.60 1.35 28.33 1.35 24.85 1.28 26.83 1.36 27.12 1.17A3 29.24 1.34 29.19 1.40 26.87 1.32 25.30 1.32 27.04 1.33A4 28.15 - 29.50 - 24.59 - 26.12 - 24.94 -A5 29.06 - 29.97 - 26.73 - 25.36 - 25.09 -均值 29.11 1.32 29.19 1.34 25.84 1.29 26.42 1.32 26.98 1.29

圖2　不同土層下速效磷(SAP)正態分佈圖

( 14 )

土地類型的SAP平均含量表現為：草地 > 梯田 >

壩地 > 坡耕地 > 林地。在A1層梯田和壩地的SAP

含量顯著高於其他土地利用。不同土地利用下土

壤容重表現為：草地 > 梯田 = 坡耕地 > 林地 = 壩

地。

3.3. 土壤速效磷含量和地形因數的關係

不同土地利用類型在各地形因數下的SAP

含量平均值見表3。根據研究區實際情況，

將海拔分為4個等級，≤1,000、1,000~1,050、

1,050~1,100和>1,100 m；坡度分為6個等級，平

坡(0~3o)，微坡(3~8o)，斜坡(8~15o)，微陡坡

(15~25o)，陡坡(25~35o)和極陡坡(>35o)；坡

向分為陰坡和陽坡[21]。地形因數對SAP含量的影

響在不同土地利用下有顯著差異。ANOVA分析表

明，海拔與梯田、草地和坡耕地SAP含量之間存

在顯著相關性( p < 0.01)，但是與壩地和林地SAP

含量關係不顯著( p > 0.05)。坡度與草地、林地

和坡耕地SAP含量關係顯著( p < 0.01)。然而坡

向只與林地的SAP含量之間存在顯著相關性( p <

0.05)，與其他土地利用下SAP含量關係均不顯著

( p > 0.05)。

3.4. 土壤速效磷的地統計學參數分析

表4為不同土層深度下土壤速效磷的地統

計學參數。選擇擬合度(R2)最高且殘差平方和

(RSS)最小的模型作為最優模型(圖3)。五個土

層下，土壤速效磷的最優模型均為線性模型，

其決定係數分別為0.861、0.941、0.859、0.71和

0.867，殘差平方和也均較小，說明模型的擬合

精度較高，能夠很好地反映研究區土壤速效磷的

空間結構特徵。塊金係數代表了系統變數空間相

表3　不同土地利用類型在各地形因數下土壤速效磷(SAP)含量平均值

因數坡度( o ) 海拔(m) 坡向

0-3 3-8 8-15 15-25 25-35 >35 ≤1,000 1,000-1,050 1,050-1,100 >1,100 陽坡 陰坡

壩地

A1 26.26 29.78 31.49 30.70 A2 23.91 29.50 25.07 27.12 A3 29.50 27.42 26.72 27.04 A4 23.96 25.57 24.40 24.94 A5 28.80 28.06 22.56 25.09

梯田

A1 29.66 32.53 33.91 28.28 9.66 28.60 30.35A2 27.57 32.72 30.86 25.62 11.42 27.62 27.54A3 28.31 30.71 32.26 27.15 9.57 30.69 26.76A4 27.91 31.55 29.02 28.67 14.68 27.61 28.10A5 29.49 29.18 31.33 31.82 12.21 29.24 29.66

草地

A1 27.59 30.86 27.42 27.48 31.63 38.00 28.80 29.70 26.84 28.88 29.20A2 31.63 29.12 27.26 25.18 31.53 38.05 29.60 27.18 26.45 27.33 28.94A3 29.73 33.05 25.85 29.98 29.56 35.46 29.13 29.99 26.50 29.32 28.99A4 25.06 31.82 26.17 28.59 31.12 34.86 29.03 30.99 24.16 29.05 28.85A5 29.69 33.04 29.89 27.43 32.65 37.50 30.61 30.11 29.04 30.30 30.36

林地

A1 25.28 22.28 22.31 28.90 19.89 27.65 27.94 26.39 28.38 22.43 25.80 24.86A2 6.53 19.02 22.00 30.19 22.69 27.69 31.71 25.66 23.44 23.57 26.03 23.14A3 0.70 25.33 20.06 36.15 19.06 31.25 27.38 28.78 24.67 27.22 27.64 26.60A4 26.69 21.79 20.27 29.26 21.76 27.43 24.37 25.34 25.24 25.13 26.60 22.72A5 16.37 31.69 21.49 34.16 28.48 30.08 35.83 26.41 27.09 30.07 31.69 23.69

坡耕地

A1 33.10 27.20 28.05 21.34 27.06 31.14 21.18 22.72 30.95 25.51 25.94A2 26.18 27.45 28.29 26.04 27.56 30.59 23.32 27.84 26.06 27.89 26.68A3 31.87 23.82 27.44 23.37 19.28 26.52 20.35 27.86 30.79 26.50 24.53A4 24.22 29.33 30.58 21.48 30.69 30.99 19.69 30.13 24.50 22.31 28.44A5 29.72 31.18 26.83 21.32 21.06 24.35 22.44 26.30 31.62 22.66 25.98

( 15 )

關性的程度。比值<25%，說明系統具有強烈的

空間相關性；比例在25%~75%之間，表明系統具

有中等的空間相關性；>75%說明系統空間相關性

很弱。A1、A2、A3、A4和A5五個土層下土壤速效

磷的塊金係數均較大，分別為50%、68%、81%、

80%和51%，表明土壤速效磷的空間變異主要是由

於結構因素和隨機因素共同引起的。結構性因

素，如氣候、母質、地形、土壤類型自然因素等

可以導致土壤養分強的空間相關性，而隨機性因

素如施肥、耕作措施、種植制度等各種人為活動

使得土壤有效磷的空間相關性減弱，朝均一化方

向發展。五個土層深度的變幅分別是424、194、

308、322和493 m，大於本次網格採樣的間距100

m，滿足空間分析的要求。

3.5. 土壤速效磷的空間分佈

對五個採樣深度的土壤速效磷值進行

Kriging插值，繪製了王茂溝小流域五個土層深

度速效磷的空間分佈(圖4)。從圖中可以看出，

五個土層下土壤速效磷呈斑塊狀分佈，隨著深度

增加速效磷含量逐漸降低，其變化範圍也逐漸減

小。A1層的土壤速效磷含量最高，A5層含量最

小。土壤速效磷分佈最高的一般出現草地和壩地

等河流交匯區。因此，土壤速效磷空間分佈特徵

與土地利用類型有著密切關係。

3.6. 不同土地利用下土壤速效磷密度及儲量

根據公式(3)和(4)分別計算了王茂溝流域不

同土地利用下土壤有效磷的密度和儲量。由不同

表4　不同土層深度下土壤速效磷(SAP)地統計學參數

土層深度 C0 C0 + C 塊金係數GD (%) 變幅(m) 模型 R2 殘差RSSA1 49.0 98.00 50 424 Spherical 0.861 205A2 28.7 90.35 68 194 Gaussian 0.941 170A3 20.8 108.8 81 308 Spherical 0.859 410A4 21.1 106.2 80 322 Spherical 0.710 1068A5 53.5 110.00 51 493 Spherical 0.867 285

圖3　不同土層深度下速效磷(SAP)半方差函數圖

圖4　 不同土壤深度下土壤速效磷(SAP)含量的空間插

值結果

( 16 )

土地利用下土壤速效磷密度(表5和圖5)可以看

出，五個土層深度下，土壤速效磷密度最大值和

最小值分別出現在梯田和林地。A1層不同土地類

型下土壤速效磷密度差別較大，其由高到低的順

序依次為：梯田 > 壩地 > 坡耕地 > 草地 > 林地。

從SAP密度的變異係數可以看出，土壤速效磷在

五個土層深度下變化程度均屬於弱變異，其中

最高和最低變異係數分別出現在梯田和草地。

不同土地利用下，0~100 cm土壤有效磷的儲量表

現為：草地(123.64 t) > 坡耕地(20.21 t) > 壩地

(17.31 t) > 梯田(11.56 t) > 林地(9.80 t)。王茂

溝流域0~100 cm土層下SAP總儲量為182.51 t。

四、討　　　論

草地土平均土壤速效磷含量要高於其他四種

土地類型，而坡耕地平均土壤速效磷含量明顯

要低於他四種土地利用類型，這表明坡耕地轉

變為草地，梯田或者壩地後會增加土壤速效磷

含量，這與Xin和Liu等人[22,23] 的研究具有相似

性，他們研究發現黃土高原生態建設的實施有效

提高了土壤有機碳匯的作用，使得流域成為碳和

磷的儲存庫。此外，草本植被的細根主要集中在

表層土壤中，根系的密度和分佈特徵會極大地影

響土壤結構和微生物活動，有利於保持土壤速效

磷含量。就壩地土壤速效磷含量而言，在A1土層

壩地土壤速效磷含量明顯高於其他土地類型，同

時淤地壩中攔截的泥沙，其有機質和粘土的含量

通常高於源土[24]。五種土地利用類下土壤粘粒

含量都很低(最大值<9%)，並且不同土地類型下

粉粒含量無顯著性差異( p > 0.05)。因為在研究

區壩地主要分佈在較低的溝道中，坡面上的土壤

細顆粒在降雨徑流的攜帶下，在壩地沉積。由於

土壤粘粒具有很大的比表面積與電荷密度，對土

壤養分有較強的吸附能力，並能與大分子有機物

質(特別是腐殖質)形成比較穩固的有機無機複合

體，這些複合體還能形成更穩固的團聚體結構，

具有增強土壤養分的積累作用[25]，因此壩地的

STP含量相對較高。該結果與Liu等人[26] 研究結

果一致，他們認為淤地壩建設可以攔截大量的泥

沙和磷素。因此，在黃土高原修建淤地壩可以顯

著增加土壤磷的含量，提高土壤肥力。

土壤有效磷變異與複雜的地形因數密切相關[27]。坡度、坡向和海拔等地形的改變，會導致

土壤含水量、微生物活動、水熱平衡、植物生長

和枯落物數量等一系列生物和非生物活動的改變[28]，從而影響土壤速效磷的含量。前人研究發

現土壤速效磷與坡度存在顯著的相關性，同時海

表5　不同土地利用下各土層速效磷(SAP)密度

土層深度

(cm)

梯田 草地 林地 坡耕地 壩地

SAP (g/m2)

CV (%)

SAP (g/m2)

CV (%)

SAP (g/m2)

CV (%)

SAP (g/m2)

CV (%)

SAP (g/m2)

CV (%)

A1 7.91 9.51 7.08 3.77 6.44 5.52 7.16 8.47 7.77 7.02A2 7.63 9.96 7.21 3.98 6.00 7.24 7.11 8.24 6.01 6.81A3 7.97 8.89 7.2 4.27 6.43 8.17 6.6 8.6 7.07 6.49A4 7.51 8.71 7.67 3.98 6.3 6.02 6.86 9.95 6.68 6.31A5 7.98 8.83 7.95 3.56 6.63 7.16 6.65 8.6 6.67 7.32

0-100 cm 39.00 8.63 37.12 3.51 31.81 6.29 34.37 8.31 34.19 5.78

圖5　 王茂溝流域0~100 cm土壤速效磷(SAP)密度分佈圖

( 17 )

拔與土壤速效磷之間存在顯著的負相關性[29]，

但是wang[30] 等認為土壤養分不受坡向的影響。

而本文研究發現地形因數對土壤速效磷的影響在

不同土地利用下表現不同，這是因為黃土高原的

生態建設措施引起了植被覆蓋、土壤特性、水熱

平衡等一系列的變化，而土壤速效磷含量與這一

系列的變化密切相關，從而減小了地形因素對土

壤速效磷的影響，因此導致地形對速效磷含量的

影響在不同地類存在差異。

生態建設前期主要是依靠人為干擾進行的，

由於人類活動的介入，使得區域草地、林地、梯

田、壩地等面積增加，豐富了區域的土裡利用類

型和植被類型。同時，生態建設措施引起了區域

生態環境效應的變化，從而影響土壤速效磷的變

化。此外，不同深度土壤速效磷的含量，主要與

土地利用類型有關，如林地和草地中植被根系的

密度和分佈特徵會極大地影響土壤結構和微生物

活動，從而影響土壤速效磷的含量；而梯田中由

於人類施加肥料，使得土壤中磷素的含量增加，

同時，梯田的修建以及地表覆膜等措施有利於

水土流失的控制，進而減小了表層土壤氮素的流

失。總之，生態建設可以防止土壤侵蝕和退化，

同時發揮了重大的水土保持作用，並保持了較高

的土壤養分含量，因此，應更加重視對區域的生

態建設以保持和提高土壤品質和水環境品質，避

免進一步的土壤退化。

五、結　　　論

(1) 不同土層深度和土地利用下，土壤速效磷均

存在顯著差異。A1、A2、A3、A4和A5五個

土層下土壤速效磷平均含量分別為28.19、

27.26、28.40、27.66和29.37 mg/kg，且五個

土層下速效磷的空間變異均為中等變異。五

種土地類型下SAP平均含量表現為：草地 > 梯

田 > 壩地 > 坡耕地 > 林地，且A1層梯田和壩

地的SAP含量顯著高於其他土地利用，因此，

坡耕地轉變為草地，梯田或者壩地可以增加

土壤速效磷含量。

(2) 土壤速效磷的變異與地性因數密切相關。不

同土地利用類型下，其影響因數存在差異，

海拔與梯田、草地和坡耕地SAP的含量顯著

相關( p < 0.01)，坡度與草地、林地和坡耕地

SAP含量關係顯著( p < 0.01)，而坡向只影響

著林地SAP的含量( p < 0.05)。

(3) 王茂溝小流域五個土層下土壤速效磷的空間

分佈均呈斑塊狀，且隨著深度增加速效磷含

量逐漸降低，其變化範圍也逐漸減小，研究

區土壤速效磷空間分佈的最高值一般出現草

地和壩地。五個土層深度下，土壤速效磷密

度最大值和最小值分別出現在梯田和林地，

A1層不同土地類型下土壤速效磷密度差別較

大，其由高到低的順序依次為：梯田 > 壩地

> 坡耕地 > 草地 > 林地。王茂溝流域0-100 cm

土層下SAP總儲量為182.51 t。

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收稿日期：民國 107 年 02 月 04 日

修正日期：民國 107 年 06 月 25 日

接受日期：民國 107 年 10 月 16 日