Analysis of spatial variability of soil available nitrogen in Xilingol grassland

doi:10.11686/cyxb2020253

Abstract

Abstract:

The content of soil available nitrogen （AN） is an important index of soil nutrient levels， and AN plays an important role in the stability of the grassland ecosystem and in plant community development. This research used field sampling， laboratory analyses and data processing， using a Geographic Information System platform combined with geostatistical methods， to determine AN spatial variation characteristic in Xilingol grassland and factors affecting it. There were 30 sampling sites across six administrative regions， with sampling to 50 cm depth in six soil depth bands： 0-5 cm， 5-10 cm， and thereafter in 10 cm increments. It was found that： 1） The soil AN level displayed significant spatial different law in Xilingol grassland. In the horizontal direction， the content of AN in each depth of soil layer was banded and tends to gradually decrease from east to west. Vertically through the soil horizons， the soil AN content decreased with depth and gradually stabilizes. The soil AN content was at the lower middle level. There was a strong spatial correlation between the AN content of each layer of soil， and its spatial variation was mainly affected by structural factors， and all moderate variability. 2） The soil AN content in different grassland types displayed a similar decreasing trend with soil depth. In the 0-30 cm soil horizon， the AN level ranked： meadow grassland>typical grassland>desert grassland. In the 20-50 cm soil horizon， the AN level ranked： typical grassland>meadow grassland>desert grassland. 3） There was a very significant correlation between AN content in all soil layers （P<0.01）. There was no obvious correlation between soil AN and available potassium， but soil AN had a very significant positive correlation with soil organic matter and available phosphorus （P<0.01）， and a very negative correlation with soil pH （P<0.01）.

Key words: soil AN, spatial variability, vertical change, Xilingol grassland

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Figures/Tables 7

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土层深度 Soil depth (cm)	最小值 Minimum (mg·kg^-1)	最大值 Maximum (mg·kg^-1)	平均值 Average (mg·kg^-1)	标准差 Standard deviation	变异系数 Coefficient of variation (%)	正态检验 Kolmogorov Smirnov （K-S）	分布类型 Distribution type
0~5	25.06	177.52	85.23	42.59	49.97	0.102	正态分布Normal distribution
5~10	28.14	156.52	82.88	40.66	49.06	0.004	对数正态Logarithmic distribution
10~20	27.86	131.88	77.54	35.53	45.82	0.051	正态分布Normal distribution
20~30	22.54	102.55	64.12	24.59	38.35	0.049	对数正态Logarithmic distribution
30~40	26.04	127.33	59.03	23.90	40.49	0.200	正态分布Normal distribution
40~50	16.66	92.40	50.80	19.84	39.06	0.200	正态分布Normal distribution
0~50	29.24	116.39	69.93	29.14	41.67	0.080	正态分布Normal distribution

土层深度 Soil depth (cm)	最小值 Minimum (mg·kg^-1)	最大值 Maximum (mg·kg^-1)	平均值 Average (mg·kg^-1)	标准差 Standard deviation	变异系数 Coefficient of variation (%)	正态检验 Kolmogorov Smirnov （K-S）	分布类型 Distribution type
0~5	25.06	177.52	85.23	42.59	49.97	0.102	正态分布Normal distribution
5~10	28.14	156.52	82.88	40.66	49.06	0.004	对数正态Logarithmic distribution
10~20	27.86	131.88	77.54	35.53	45.82	0.051	正态分布Normal distribution
20~30	22.54	102.55	64.12	24.59	38.35	0.049	对数正态Logarithmic distribution
30~40	26.04	127.33	59.03	23.90	40.49	0.200	正态分布Normal distribution
40~50	16.66	92.40	50.80	19.84	39.06	0.200	正态分布Normal distribution
0~50	29.24	116.39	69.93	29.14	41.67	0.080	正态分布Normal distribution

土层 Soil layers (cm)	拟合模型 Fit model	块金值 Nugget (C₀)	基台值 Sill (C₀+C)	块基比 Nugget/sill [C₀/(C₀+C)]	变程 Range (m)	拟合度 Fitness (R2)	残差 RSS
0~5	高斯模型Gaussian	0.0810	0.1585	5.11	7.0217	0.825	0.002383
5~10	高斯模型Gaussian	0.0300	1.2510	2.40	12.1261	0.947	0.007243
10~20	高斯模型Gaussian	0.0310	1.1900	2.60	12.6786	0.914	0.009257
20~30	高斯模型Gaussian	0.0240	0.8060	2.98	12.8691	0.873	0.006200
30~40	球面模型Spherical	0.0165	0.0836	19.74	8.0090	0.371	0.004166
40~50	指数模型Exponential	0.0243	0.1736	14.00	24.0270	0.343	0.007463
0~50	高斯模型Gaussian	0.0110	0.5210	2.11	12.0395	0.819	0.005025

土层 Soil layers (cm)	拟合模型 Fit model	块金值 Nugget (C₀)	基台值 Sill (C₀+C)	块基比 Nugget/sill [C₀/(C₀+C)]	变程 Range (m)	拟合度 Fitness (R2)	残差 RSS
0~5	高斯模型Gaussian	0.0810	0.1585	5.11	7.0217	0.825	0.002383
5~10	高斯模型Gaussian	0.0300	1.2510	2.40	12.1261	0.947	0.007243
10~20	高斯模型Gaussian	0.0310	1.1900	2.60	12.6786	0.914	0.009257
20~30	高斯模型Gaussian	0.0240	0.8060	2.98	12.8691	0.873	0.006200
30~40	球面模型Spherical	0.0165	0.0836	19.74	8.0090	0.371	0.004166
40~50	指数模型Exponential	0.0243	0.1736	14.00	24.0270	0.343	0.007463
0~50	高斯模型Gaussian	0.0110	0.5210	2.11	12.0395	0.819	0.005025

土层 Soil layers (cm)	草甸草原 Meadow grassland	典型草原 Typical grassland	荒漠草原 Desert grassland
0~20	10.02	9.60	-6.58
10~30	20.64	18.98	2.75
20~40	9.18	10.73	-1.96
30~50	14.72	14.97	10.00