免费文献传递   相关文献

Physical and chemical properties of riparian soils in the Taizi River Basin and their relationship with environmental factors

太子河河岸带土壤理化性质特征及其与环境因子的关系


根据太子河河岸带69个样点的土壤分层调查, 研究了太子河河岸带土壤特征、空间格局及与环境因子的关系。研究结果表明:垂直剖面自上而下土壤含水率、土壤孔隙率、总磷、有机质和总氮含量显著减少, 容重、pH和有效磷在层间差异不显著。根据土壤理化性质, 将样点分为2类, 一类主要分布在太子河上游及某些支流上游, 该类土壤呈弱酸性, 有机质和总氮含量高, 另一类主要分布在太子河中下游, 该类土壤呈弱碱性, 有机质和总氮含量较低。利用冗余分析(RDA)识别影响土壤性质的环境因子, 结果表明海拔、年降水、年均温和距离河口的距离是影响土壤空间差异的主导因子。

Based on 69 soil sample data, soil features, spatial pattern and the environmental factors were analyzed with multiple statistical methods. Results showed that water content, content of soil porosity, total phosphorus, organic matter and total nitrogen decreased significantly from upper layer to lower layer; while pH, active phosphorus and bulk density changed irregularly. All soil samples could be clustered into 2 types according to their physical and chemical characteristics: one type distributing mainly in the main stream and branches in the upper part of basin showing slight acidity and high organic and total nitrogen content; and the other type distributing mainly in the middle and lower part of basin with slight alkalescence and low organic matter and total nitrogen. Redundancy analysis showed that altitude, annual precipitation, annual average temperature and distance to river mouth were the main environmental factors influencing the riparian soil in the Taizi River Basin


全 文 :第 32 卷 第 1 期 生 态 科 学 32(1): 090-97
2013 年 1 月 Ecological Science Jan. 2013
收稿日期:2012-04-12 收稿,2012-07-10 接受
基金项目:国家重大科技专项(2008ZX07526-001)
作者简介:郦威(1987—),男,硕士生在读,从事河岸带水生态研究
﹡通讯作者,卢振兰,E-mail: fensemao@163.com
郦威,卢振兰,孔维静,张远. 太子河河岸带土壤理化性质特征及其与环境因子的关系[J]. 生态科学, 2013, 32(1): 090-097.
LI Wei,LU Zhen-lan,ZHANG Yuan,KONG Wei-jing. Physical and chemical properties of riparian soils in the Taizi River Basin and
their relationship with environmental factors[J]. Ecological Science, 2013, 32(1): 090-097.

太子河河岸带土壤理化性质特征及其与环境因子
的关系
郦威 1,卢振兰 1*,孔维静 2,3,张远 2,3
1.吉林农业大学资源与环境学院,吉林,长春 130118
2.中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室, 北京 100012
3.中国环境科学研究院流域水生态保护技术研究室,北京 100012
【摘要】根据太子河河岸带 69 个样点的土壤分层调查,研究了太子河河岸带土壤特征、空间格局及与环境因子的关系。研
究结果表明:垂直剖面自上而下土壤含水率、土壤孔隙率、总磷、有机质和总氮含量显著减少,容重、pH 和有效磷在层间
差异不显著。根据土壤理化性质,将样点分为 2 类,一类主要分布在太子河上游及某些支流上游,该类土壤呈弱酸性,有机
质和总氮含量高,另一类主要分布在太子河中下游,该类土壤呈弱碱性,有机质和总氮含量较低。利用冗余分析(RDA)
识别影响土壤性质的环境因子,结果表明海拔、年降水、年均温和距离河口的距离是影响土壤空间差异的主导因子。
关键词:河岸带;土壤性质;环境因子;冗余分析;太子河
doi:10.3969/j.issn. 1008-8873.2013.01.016 中图分类号:S154 .2 , Q142 文献标识码:A 文章编号:1008-8873(2013)01-090-08
Physical and chemical properties of riparian soils in the Taizi River Basin and
their relationship with environmental factors
LI Wei1,LU Zhen-lan1* ,ZHANG Yuan2,3,KONG Wei-jing2,3
1. College of Resources and Environment,Jilin Agricultural University,Changchun 130118,China
2. State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment, Chinese Research Academy of Environmental Sciences,
Beijing 100012, China
3. Laboratory of Riverine Ecological Conservation and Technology, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing
100012, China
Abstract: Based on 69 soil sample data, soil features, spatial pattern and the environmental factors were analyzed with multiple statistical
methods. Results showed that water content, content of soil porosity, total phosphorus, organic matter and total nitrogen decreased
significantly from upper layer to lower layer; while pH, active phosphorus and bulk density changed irregularly. All soil samples could be
clustered into 2 types according to their physical and chemical characteristics: one type distributing mainly in the main stream and branches
in the upper part of basin showing slight acidity and high organic and total nitrogen content; and the other type distributing mainly in the
middle and lower part of basin with slight alkalescence and low organic matter and total nitrogen. Redundancy analysis showed that
altitude, annual precipitation, annual average temperature and distance to river mouth were the main environmental factors influencing the
riparian soil in the Taizi River Basin
Key words: riparian zone; soil properties; environment factor; redundancy analysis (RDA); Taizi River

1 期 郦威,等. 太子河河岸带土壤理化性质特征及其与环境因子的关系

91
1 引言 (Introduction)

河岸带是水陆相互作用的地区,是一种典型的
生态交错区,是河流生态系统与陆地生态系统进行
物质、能量与信息交换的纽带[1-2],一般具有廊道功
能、缓冲功能和护岸功能等[3]。土壤作为河岸系统
的重要组成部分,是河岸带功能实现的基础,其理
化特性在空间分布上具有一定的随机性和相关性,
它们常常是由于气候带差异性、地质类型复杂性、
影响因素的微观变异性以及河流沉积过程造成的
[4-6]。目前,河岸带土壤理化特性研究主要集中在生
态系统中碳、氮、磷等元素的生物地球化学循环和
动态特征等方面[7-9],但是对河岸带土壤的空间分布
特点及其形成机制研究较少。太子河是辽宁省境内
的主要河流之一,近年来由于经济发展及城市化进
程的加快,河岸带土壤已受到不同程度人类活动干
扰,土壤结构功能发生一定变化,杨春璐等[10]在太
子河支流太子河北支研究了土壤理化指标的特征及
相互关系,并发现太子河北支源头河岸带土壤保护
好,向下游人为干扰逐渐明显,影响了河岸带生态
系统服务功能的发挥。但在太子河全流域范围内对
河岸带土壤空间分布特点,及其与环境因子的关系
并没有阐明。因此,本文以太子河流域为研究对象,
探究其河岸带土壤理化性质特征、空间格局及其与
环境因子的关系,为河岸带生态系统结构和功能的
修复提供科学依据。

2 研 究 区 域 与 研 究 方 法 (Study area and
methods)

2.1 研究区概况
太 子 河 流 域 位 于 辽 宁 省 南 部
(122°250′E-124°55′E,40°29′N-41°38′N),分布有
本溪、鞍山、辽阳等城市,流域面 13 880 km2。太
子河河长 413 km,年平均径流量 44.96×108 m3,
发源于南北两支,南支源头位于本溪县,北支源
头位于新宾满族自治县,两支流在本溪马家崴子
会合,蜿蜒西下。太子河河岸带土壤以草甸土和
棕黄土为主,在河间高平地上和沿河河漫滩上为
碳酸盐草甸土;由于耕种历史长,大部分土地已
被开垦,河岸带植被以草甸、沼泽、水生植被和
沙土植物为主。

2.2 土壤采样与理化指标测定方法
根据均匀布点的原则,在流域内共设置采样点
69 个(图 1)。每个采样点取 3 个重复样,重复样间
距离不小于 5 m,在每个样点挖取土壤剖面,垂直
方向上按上层(0-20 cm)、中层(20-30 cm)和下
层(30-40 cm)3 个不同深度分别取剖面样。

图 1 太子河概况及土壤采样点分布图
Fig. 1 General situation and distribution of sampling sites in
the Taizi River

测定的土壤物理指标包括含水率、容重和孔隙
率,化学指标包括 pH 值、总氮(TN)、总磷(TP)、
有效磷(AP)和有机质(OM)。土壤容重样品采用
环刀在每个剖面上分别取样以用于实验室测定;其
它指标是将 3 个重复样的不同层分别充分混匀后取
适量装入塑料袋,带回实验室测定[10]。调查同时记
录样点的海拔、地貌、基质以及植被状况等信息。
土壤理化因子的测定方法参照《土壤农化分析》
[11],土壤含水率的测定采用烘干法;土壤孔隙率通
过土壤容重和土壤比重来计算, 土壤比重的测定采
用比重瓶法;土壤 pH 测定采用玻璃电极法(土:水
= 1:2.5);总氮含量的测定采用元素分析仪灼烧法;
总磷含量的测定采用酸溶-钼锑抗比色法;有效磷
含量的测定采用 Olsen 法,有机质含量的测定采用
重铬酸钾氧化法。因为河流上游的河岸带基质主要
为较大的卵石,因此个别样点的容重和孔隙率未能
测定。
2.3 环境因子获取
在影响土壤特征的自然、空间和河流因素中,
选取海拔、降水、年均温、采样点距离河口和源头
的距离以及河流等级等因子用于定量分析(表 1)。
这些因子通过野外调查以及 ArcGIS 下的运算方法
获取(表 1)。
生 态 科 学 Ecological Science 32 卷

92
表 1 环境因子及获取计算方法
Tab. 1 Environment factors and calculation method
环境因子类型
environmental
factors type
环境因子名称
environmental
factors name
获取方法
Acquisition method
海拔 野外采样时记录
年降水 由流域内气象站 1961-2001 年监测数据插值生成流域内的年降水图,ArcGIS 下提取采样点的值
自然因子
Natural factors
年均温 同上
距离源头距离 利用 1:25 万水系图,结合采样点位置,在 ArcGIS 下测量 空间因子
Space Factors 距离河口距离 同上
河流特征
River
characteristics
河流等级 根据 Horton 和 Strahler 的定义[4],利用 1:25 万水系图确定河流等级

2.4 数据处理与统计分析
根据土壤剖面上、中、下层各指标的含量,对
研究区 69 个采样点采用离差平方和法进行聚类分
析[12-13]。土壤上中下层间理化指标的差异比较采用
方差分析;根据聚类后分类结果确定差异显著性检
验方法,如分为两类采用 T 检验,大于两类使用方
差分析方法,二者均以 p=0.05 作为显著水平,以
0.01 作为极显著水平。聚类分析使用 R 软件,方差
分析及 T 检验使用 SPSS 软件。
采用排序分析方法研究土壤特征与环境因子的
关系。首先,对土壤数据进行 DCA 分析,计算每
个轴的梯度长度。如四个轴中最大梯度大于 4SD,
选择单峰模型排序(CA、CCA、DCA),如果小于
3SD,选择线性模型排序(PCA、RDA)。如果介于
3~4SD 之间,单峰模型和线性模型均可[14]。分析中
利用蒙特卡罗置换法(Monte Carlo permutation test)
检验排序特征值的显著性。分析在 Canoco 4.5 多元
统计软件下进行,排序结果使用 CanoDraw 作图。

3 结果与分析 (Results and analysis)

3.1 土壤垂直剖面理化特征
土壤理化指标分析结果显示,上、中、下层土
壤平均容重均大于等于 1.5 g/cm3,总体属于砂质土,
随土层深度加深,土壤容重增加;上、中、下层土
壤的容重平均值均大于 1.3,孔隙率均值均小于
50%,表明太子河流域土壤松紧度为紧实[15];土壤
pH 介于 6.5-7.5,表明总体上太子河流域土壤属于
中性土壤;除有效磷外,营养元素在上、中、下层
间的差异显著,呈现出明显的分层效应;各营养元
素的含量均低于东北黑土地区营养元素含量的最低
值[15]。
测定的 8 项理化指标中,含水率、容重、pH 和
有效磷 4 项指标在上、中、下层间差异不显著(表
2)。孔隙率、总磷、有机质和总氮随土层加深比重
和含量减少,其中总磷在上、中、下层间差异均显
著(表 2),孔隙率和有机质在上下层间差异显著,
而总氮在上中层间差异显著(表 2)。
变异系数(Cv)反映土壤理化指标的相对变异程
度,以往的研究认为,Cv 值大小可粗略分为三级:
当变异系数<10%时,空间变异较弱;变异系数在
10%~100%时,具有中等变异;如果>100%,则具
有强的空间变异[16]。据此,太子河河岸带上、中、
下层土壤 pH 存在较弱的空间变异,而上、中、下
层有效磷和下层有机质存在强的空间变异,其余指
标均为中等变异,这与纬度接近的美国马里兰[17]研
究结果类似。

3.2 土壤理化指标空间变化特征
利用土壤理化指标进行的聚类结果表明,上、
中、下层土壤样点均可分为 2 类(图 2),中、下层
除太子河北支干流区域样点与上层有差异外,总体
上 3 层样点分类结果基本相同;T 检验结果表明:
两类土壤的理化指标中,pH、总氮、有机质、下层
有效磷含量以及上下层的含水率在流域内存在显著
性空间差异,而容重、孔隙率、有效磷、总磷以及
中上层土壤有效磷含量空间差异不显著(表 3),两
类土壤的特征分别为:
Ⅰ类:主要分布在河流上游,包括的河流主要
有太子河南支、太子河北支、小汤河、兰河、小夹
1 期 郦威,等. 太子河河岸带土壤理化性质特征及其与环境因子的关系

93
河等,河流等级多为 1—3级,此类土壤含水量较高,
上、中、下层均值均明显高于Ⅱ类,分别为 18.07%、
13.3%和 14.39%;孔隙率上层小于中下层;容重下
层最大,高于中上层(表 3);pH 在上中下层平均
分别为 6.91、6.95 和 6.99,属于中性土壤,显著低
于Ⅱ类;总磷、总氮和有机质含量较高,有效磷含
量偏低(表 3)。该类样点分布地区的环境特征为高
海拔,降水丰富,植被条件较好,人类活动较少,
因此表现的含水率、容重等土壤结构相对较完好(表
3),养分含量普遍较高。
Ⅱ类:该类样点较多,主要集中在太子河中下
游地区及支流中下游,包括的河流主要有太子河干
流中下游、北沙河、海城河、汤河下游和细河下游
等,河流等级多为 3-5 级,同Ⅰ类相比含水量相对
较低,均值分别为 9.82%、11.4%和 10.37%;孔隙
率和容重差异与类型Ⅰ相反;上、中、下 3 层 pH
值 7.47、7.41 和 7.38,明显高于Ⅰ类,属于碱性土
壤;总磷、总氮及有机质含量普遍偏低且与类型Ⅰ
存在显著性差异,其他指标除有效磷外都较Ⅰ类偏
低(表 3)。该类样点分布地区的环境特征为海拔低,
降水较Ⅰ类略低,植被覆盖率低,人类活动较频繁,
因此土壤结构较差,养分含量明显低于上游地区。
3.3 环境因子与土壤理化特征排序分析
DCA 分析结果表明,上、中、下层土壤的最大
梯度长度分别 1.14、1.22 和 1.24,均小于 3,因此
排序分析采用 RDA。对 RDA 分析结果经蒙特卡罗
置换检验,所有排序轴特征值相关性均显著(P<
0.05),表明 RDA 排序分析结果能较好的反映土壤
理化指标与环境因子的关系(表 4)。

表 2 太子河河岸带土壤理化性质统计分析
Tab. 2 Statistic analysis of physical and chemical properties of riparian soil in the Taizi River
土壤因子
Soil
components
深度
Depth
样点数
Samples
平均值
Mean
最小值
Minimum
最大值
Maximum
标准差
Standard
Deviation
变异系数
Coefficient of
variation
上 a 69 13.40 2.92 40.63 7.63% 56.94
中 a 69 12.06 1.86 31.31 6.69% 55.47
含水率
Water content /
(%) 下 a 69 12.00 2.87 29.28 5.92% 49.33
上 a 40 1.50 1.1 1.87 0.175 11.67
中 a 38 1.54 1.13 1.82 0.182 11.82
容重
Bulk denstiy
/(g/cm3) 下 a 37 1.59 1.24 1.90 0.179 11.26
上 b 40 45.32 35.35 60.93 6.47 14.28
中 ab 38 44.21 31.38 60.35 6.83 15.45
孔隙率
Soil porosity
/(%) 下 a 37 42.09 20.91 56.02 7.87 18.70
上 a 69 7.22 5.98 8.09 0.523 7.24
中 a 69 7.25 5.66 8.24 0.535 7.38 pH 值
下 a 69 7.22 5.78 8.14 0.538 7.45
上 a 69 5.97 1.66 76.98 9.07 151.93
中 a 69 5.73 1.51 80.00 9.42 164.40
有效磷
AP
/(mg/kg) 下 a 69 5.75 1.71 79.32 9.41 163.65
上 c 69 0.79 0.11 3.71 0.510 64.56
中 b 69 0.60 0.04 2.05 0.330 55.00 总磷
TP /(g/kg)
下 a 69 0.44 0.04 1.11 0.234 53.18
上 b 69 21.59 0.95 97.13 19.52 90.42
中 ab 69 17.17 1.41 89.63 16.74 97.50 有机质
OM/(g/kg)
下 a 69 16.57 1.00 96.18 19.12 115.60
生 态 科 学 Ecological Science 32 卷

94
上 b 69 1.146 0.27 3.48 0.596 52.01
中 a 69 0.950 0.30 2.11 0.405 42.63 总氮
TN/(g/kg)
下 a 69 0.853 0.24 2.30 0.395 46.31
注:不同深度后字母代表其差异显著性(显著标准 p=0.05)












图 2 太子河河岸带土壤采样点上、中、下层聚类结果及空间分布(a、b、c 为土壤上、中、下层)
Fig. 2 Cluster results and spatial distribution for riapian soil smples in the Taizi River (a:upper; b:middle; c:lower)

表 3 两类土壤特征均值比较(平均值±SD)
Tab. 3 Comparison of mean value for the 2 types riparian soil in the Taizi River (Mean±SD)

含水率
Water content /
(%)
容重
Bulk denstiy
/(g/cm3)
孔隙率
Soil porosity
/(%)
pH AP TP OM TN
Ⅰ类 18.07±8.07a 1.48±0.18a 43.92±7.01a 6.91±0.57b 5.27±2.88a 0.73±0.23a 33.52±23.42a 1.54±0.67a

Ⅱ类 9.82±3.51b 1.51±0.18a 45.92±6.27a 7.47±0.33a 6.51±11.84a 0.82±0.65a 12.41±8.04b 0.84±0.27b
Ⅰ类 13.30±6.44a 1.45±0.22a 46.51±8.91a 6.95±0.66b 7.48±15.57a 0.69±0.27a 30.60±20.73a 1.38±0.34a

Ⅱ类 11.40±6.44a 1.56±0.17a 43.60±0.62a 7.41±0.37a 4.80±2.81a 0.56±0.35b 10.01±7.59b 0.72±0.20b
Ⅰ类 14.39±7.38a 1.51±0.18a 44.48±7.67a 6.99±0.62b 7.79±14.37a 0.56±0.26a 28.81±23.75a 1.17±0.39a

Ⅱ类 10.37±4.02b 1.63±0.17a 40.80±7.84a 7.38±0.41a 4.36±2.51b 0.35±0.17a 8.20±8.02b 0.63±0.19b
注:不同指标后字母代表差异显著性(显著标准 p=0.05)

土壤理化指标中,容重和有效磷在上、中、
下 3 层中均沿第 1 轴排列,且在第一轴左侧,与
第一轴负相关,表明第一轴主要反映的物理特征
为容重,化学特征为有效磷,而在上层第一轴还
a b
c
1 期 郦威,等. 太子河河岸带土壤理化性质特征及其与环境因子的关系

95
反映含水率状况,其几乎与第一轴重合;pH 在上、
中、下 3 层均沿第 2 轴排列外,其它 5 项指标沿
排序轴的排列在上、中、下 3 层中不同。各理化
指标中,容重和有效磷在上、中、下层均高度相
关,总氮、有机质和含水率正相关(图 3)。各环
境因子均大致沿第一轴方向排列,海拔、年均温、
降水和距离河口的距离 4 个环境因子对上、中、
下层第 1 轴的贡献率均较大,解释了大部分的土
壤理化特征差异,表明气候条件和空间位置特征
是影响太子河流域河岸带土壤特征的重要因素,
通过影响风化过程、淋溶过程、植被状况、有机
质分解速度以及洪水泛滥等过程,这些环境因子
共同作用影响河岸带土壤的物理化学特征[15]。3
层土壤中,河流等级的贡献率虽然较小,但其与
容重和有效磷均高度正相关(图 3),这与高河流
等级往往位于河流下游有关。

4 讨论与结论 (Discussion and conclusions)
研究结果表明,太子河河岸带土壤理化指标存
在剖面不同深度上和空间上的差异,有机质和总氮
在土壤垂直剖面和水平空间上均存在显著差异(表 2
和表 3),这与支流太子河北支的结果一致,而有效
磷在各层间差异不显著,这与支流太子河北支的结
果不一致;海拔、降水、温度和距离河口的距离是
影响太子河河岸带理化指标差异的主要因素(图 3)。
土壤理化性质在太子河支流太子河北支和太子
河全流域间既有差异,又有相同,这与取样数量、
研究区域范围以及人类活动方式的空间差异有关。
土壤酸碱性会影响土壤中磷的循环及其有效性
[15],太子河河岸带两类土壤的 pH 差异显著,河流
上游的 pH 偏酸性,而下游偏碱性,这可能与不同环
境下土壤的淋溶过程差异以及植被覆盖状况差异有
关[19]。平原区样点海拔较低,坡度较小,降水相对
偏少,土壤的淋溶作用相对较弱,加上接受周围流
失土壤以及洪水泛滥影响,土壤中钙、镁离子富集,
故 pH 较高;而上游由于海拔较高,而且地表多被
植被覆盖,所以土壤淋溶作用相对较强,故土壤 pH
较低[19]。在秦淮河进行的研究也发现,由河流源头
到下游,土壤 pH 由酸性到中性到碱性变化[20],与
本研究结果一致。
土壤营养元素中,总氮和有机质在流域空间内
差异显著。RDA 分析显示高的总氮和有机质主要分
布在高海拔、降水,而年均温低的环境下,即河流
的上游,而在河流下游,土壤的全氮和有机质含量
低。已有的研究表明,耕作土壤中的全氮和有机质
含量低于植被完好的自然土壤[15],太子河流域上游
海拔高,难于耕作,因此植被保持完好,土壤受到
的人为干扰小,因此土壤营养元素含量高;而太子
河下游为平原地区,是辽宁省重要的粮食生产基地,
农业种植发达[21],很多地方的耕作已经到了河道附
近,因此严重破坏了河岸带土壤的结构,并影响到
了土壤营养元素特征,降低了土壤肥力,导致土壤
功能下降。因此人类活动影响了太子河河岸带土壤
的功能。已有的研究表明,我国河岸带土壤广泛受
到人类活动的干扰[9, 20,22,24]。中下层土壤样点与上层
样点聚类结果的差异主要表现在太子河北支干流
上,根据野外调查及该地区土地利用,这可能与太
子河北支河岸带附近的人类干扰活动也较强有关。
河岸带是位于河流和陆地之间的地带,其土壤
除受到成土母岩发育过程的影响外,也受到河流侵
蚀、搬运和堆积过程的影响,这 3 个过程是沿着河
流由上游向下游顺序出现的[24]。在本研究中,作者
引入了距离河流源头和距离河口的距离代表河流的
发育过程,研究结果表明距离河口的距离可以很好
的反映河流发育对河岸带土壤的影响,其与第 1 排
序轴贡献率达,且与土壤理化性质指数孔隙率、有
机质和总氮正相关,与容重、有效磷负相关。距离
河口距离大的地区为河流源头区,河流地貌为山地,
河岸带基质受岩石影响大[4,6],土壤孔隙率大,容重
小,由于上游植被相对完好,土壤有机质和总氮含
量高;而在距离河口距离小的地区为河口区,地貌
类型多为平原,侵蚀的土壤主要在这些地区沉积
[4,6],土壤颗粒较细,孔隙率小,土壤应具有较高的
有机质和总氮含量。本研究中由于侵蚀区受到了人
类活动的干扰,所以其值降低。但总体上,河岸带
土壤特征很好的体现了河流的侵蚀、搬运和堆积的
发育过程。
论文选择的环境因子对土壤理化指标变异的解
释率在 18.8%-23.5%,其它 70%多的土壤变异主要
来自于人类干扰活动的方式和强度、土壤母质特征
以及植被状况等因素。选择的因子的解释率较低,
这可能与该流域人类活动对土壤的干扰有关[8,15,22];
人类干扰与自然因素共同作用影响土壤自然理化特
征发生变化,而选择的环境因子为自然环境因子、
空间因子和河流特征因子,因此解释率低。王国宏
和杨利民[26]在研究植被群落物种多度与环境因子
关系时也指出在干扰的状况下,选用空间因子和自
然环境因子对植被特征变化的解释率低。3 层土壤
中,中下层土壤的解释率在最高,而上层的解释率
生 态 科 学 Ecological Science 32 卷

96
a b
c
最低,这与下层土壤的干扰较少,自然性相对较高,
环境因子解释率也较高有关。
致谢
感谢潘雪莲和王一涵对文章修改提出的宝贵意见。











图 3 土壤因子与环境因子的 RDA 二维排序图(a、b、c 代表土壤上、中、下层)
Fig. 3 RDA biplot of soil factors and environment factors(a:upper; b:middle; c:lower))
(二维排序图中,解释变量与横坐标夹角大小反映该变量与该线性组合的关系密切程度;向量之间夹角表示向量间的相关性
大小,0~90°表示正相关,90°表示不相关,大于 90°表示负相关[26];变量的重要程度用箭头长短表示,较长即为重要,反之
即为较弱[17])
表 4 太子河河岸带土壤理化指标与环境因子的 RDA 结果
Tab. 4 RDA results between riparian soil physical-chemical properties and environmental factors in the Taizi River


排序轴
Axis
特征值
Eigenvalue
土壤-环境
相关系数
Species-environment
correlation
土壤数据变化
累计百分比
Cumulative%
variation of
species
土壤与环境变化累
计百分比
Cumulative%
Variation of
species-envionment
特征值
总和
Sum of all
Eigen values
典范特征值
总和
Sum of all
Canonical
Eigen values
上层 1 0.133 0.620 13.3 70.6
2 0.028 0.371 16.0 85.3
3 0.016 0.267 17.7 93.9
4 0.007 0.282 18.3 97.5 1.000 0.188
中层 1 0.140 0.632 14.0 65.3
1 期 郦威,等. 太子河河岸带土壤理化性质特征及其与环境因子的关系

97
2 0.049 0.455 18.9 87.9
3 0.017 0.306 20.6 95.9
4 0.005 0.228 21.1 98.3 1.000 0.215
下层 1 0.099 0.628 9.9 42.1
2 0.085 0.525 18.4 78.6
3 0.043 0.412 22.7 96.9
4 0.005 0.23.3 23.2 98.9 1.000 0.235

参考文献(References)
[1] Naiman R J, Décamps H. The ecology of interfaces:
riparian zones. Annual review of ecology[J]. Evolution
and Systematics, 1997, 28: 621-658.
[2] NRC(National Research Council). Riparian Aleas:
Functions and Strategies for Management[M].
Washington DC: National Academy Press, 2002: 3-24.
[3] 张建春 . 河岸带功能及其管理[J]. 水土保持学报,
2001,15(6):143-146.
[4] 倪晋仁,马蔼乃. 河流动力地貌学[M]. 北京:北京大
学出版社,1998.10.
[5] 杨茹玮,史学正,于东升,黄耀,徐茂,潘贤章,金
洋,刘林旺. 基于 1:5 万数据库研究土壤空间分异及其
影响因素——以江苏省无锡和常州市为例[J]. 土壤学
报,2006,43(03):369-375.
[6] Allan J D, Castillo M M. Stream ecology-structure and
function of running waters[M]. Dordrechet: Springer,
2007.
[7] 陈吉泉. 河岸植被特征及其在生态系统和景观中的作
用[J]. 应用生态学报,1996,7(4):439-448.
[8] 牟博,王庆成. 土地利用、溪流级别与溪流河水理化性
质的关系[J]. 生态学报,2004,24(7):1486-1492.
[9] 王庆成,于红丽,姚琴,韩壮行,乔树亮. 河岸带对陆
地水体氮素输入的节流转化作用[J]. 应用生态学报,
2007,18(11):2611-2617.
[10] 杨春璐,马溪平,李法云,侯伟,徐苏南,张远,范
庆锋. 太子河北支河岸带土壤理化性质分析[J]. 辽宁
农业科学,2010,(05):1-5.
[11] 鲍士旦. 土壤农化分析[M]. 第三版. 北京:农业出版
社,2005.
[12] 刘世梁,马克明,傅伯杰,康永祥,张洁瑜,张育新. 北
京东灵山地区地形土壤因子与植物群落关系研究[J].
植物生态学报,2003,(04):496-502.
[13] 刘创民,李昌哲,史敏华,梁海英. 多元统计分析在森
林土壤肥力类型分辨中的应用[J]. 生态学报,1996,
(04):444-447.
[14] Leps J, Smilauer P. Multivariate analysis of ecological
data using Canoco[M]. Cambridge: Cambridge University
Press, 2003: 50-51.
[15] 王果. 土壤学[M]. 北京:高等教育出版社,2009.
[16] 雷志栋,杨诗秀,许志荣,G.瓦肖尔. 土壤特性空间变
异性初步研究[J]. 水利学报,1985,(09):10-21.
[17] Tsegaye T and Hill RL. Intensive tillage effects on spatial
variability of soil test, plant growth, and nutrient uptake
measurement[J]. Soil Sci., 1998, 163: 155-165.
[18] Ter Braak C J F, Smilauer P. CANOCO Reference
Manual and User`S Guide to Canoco for
Windows( version 4.5 )[J]. New York: Centre for
Biometry Wageningen, 2002, 113-180.
[19] 蒋勇军. 流域尺度的岩溶区土壤 pH 值空间变异研究
——以云南小江流域为例[J]. 中国岩溶,2009,(01):
80-86.
[20] Li D L, Han L, Ruan H H, Zhang J L. Analysis of soil
physical and chemical properties of riparian zone along
Qinhuai River[J]. Journal of Nanjing Forestry
University(Natural Sciences Edition), 2008, (04): 17-32.
[21] 水利部松辽水利委员会. 辽河志[M]. 长春: 吉林人民
出版社,2000.
[22] 张建春,彭补拙. 河岸带研究及其退化生态系统的恢复
与重建[J]. 生态学报,2003,(01):56-63.
[23] 李冬林,韩丽,阮宏华,张纪林. 秦淮河河岸带土壤理
化性质分析[J]. 南京林业大学学报(自然科学版),
2008,(04): 17-22.
[24] 李婷,张世熔,刘浔,徐小逊,黄元仿,孙丹峰,李
保国. 沱江流域中游土壤有机质的空间变异特点及其
影响因素[J]. 土壤学报,2011,48(4):863-868.
[25] Tabacchi E, Correll D L, Hauer R, Pinay G,
Planty-Tabacchi A, Wissmat R C. Development,
maintenance and role of riparian vegetation in the river
landscape[J]. Freshwater biology, 1999, 40: 497-516.
[26] 王国宏,杨利民. 祁连山北坡中段森林植被梯度分析及
环境解释[J]. 植物生态学报,2001,25(6):733-710.