川西山地小流域土壤有机碳空间分布特征研究

论文摘要

川西山地属我国西南山地区,地处横断山区东缘,是西部地区农林土地利用交错带,同时也是我国长江上游生态恢复与重建的重要区域。对该地区流域土壤有机碳空间分布特征的研究,不仅有助于区域碳循环研究,而且可以为我国川西山地区生态环境保护与资源可持续利用研究提供依据。本文以名山河流域为例,借助GIS软件,应用地统计方法,对土壤有机碳的空间变异结构特征、空间分布格局、土地覆被和地形对土壤有机碳分布的影响进行了分析,主要得到以下结论:（1）各向同性下半方差函数表明土壤有机碳和为中等程度的空间相关,空间自相关范围为350.9m,活性有机碳为弱空间相关,空间自相关范围为294.8m。与坡向、海拔高度垂直方向土壤有机碳和活性有机碳的变异最大,山坡水平方向变异最小。根据Kriging空间插值结果,在地势较低的沟坝地和坡脚位置的土壤有机碳和活性有机碳含量较高,地势较高的坡地较低;大多数坡面上的有机碳分布特征表现为随坡位上升含量逐渐降低的趋势。空间变异结构和空间插值结果都说明流域土壤有机碳含量受坡度、高程等结构性因素和土地覆被及其他人为随机性因素的影响。（2）不同土地覆被土壤有机碳和土壤活性有机碳变化均为水田＞乔灌木林＞竹林＞旱地＞茶园。土壤有机碳的这种变化主要是土地覆被类型不同和人为干扰的程度、方式的不同带来的土壤有机质输入输出的差异造成的。水田和乔灌木林对维持陆地碳库稳定有重要作用。（3）不同坡位土壤有机碳和活性有机碳变化均为阶地＞坡脚＞坡中部＞坡上部。土壤有机碳和活性有机碳在0°-5°范围的含量最高,15°-25°含量最低。土壤有机碳和活性有机碳的随地形变化的这种特征与坡面残坡积物的迁移、不同坡位和不同坡度的土地覆被结构特征有关。坡向的余弦值与有机碳（r=-0.281,P＞0.05）均成显著负相关,即南坡（阳坡）土壤有机碳和活性有机碳含量略比北坡（阴坡）高,可能与南北坡热量条件差异有关。（4）土壤活性有机碳的空间分布格局、不同土地覆被的变化、在不同地形的分布都和土壤有机碳表现为较好的一致性。但影响活性有机碳的空间变异的结构性因素和随机性因素比例不同于土壤有机碳,说明影响土壤活性有机碳的生态过程与土壤有机碳不同。尽管本文得出了一些有意义的结论,但还有许多问题和不足:（1）根据估值误差分析结果,采样点稀疏的地方,估计标准方差较大;采样点密集的地方,估计标准方差较小。应根据各土壤属性的空间变异特征,合理加密土壤采样点,以提高土壤属性插值预测精度,同时尽可能进行网格布点采样。（2）本研究从整个流域研究了土壤有机碳的空间分布特征,较好地反映了土地覆被和地形对土壤有机碳变化的影响,而耕作、施肥、作物轮作制度等人为因素的影响没有得到反映。在以后的研究中,应缩小研究尺度深入研究。（3）在以后的研究中,还应考虑坡面土地覆被布局的影响,利用景观生态学中的相关指标（如植被多样性等）进行进一步分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出及选题意义
• 1.2 文献综述
• 1.2.1 有机碳分布
• 1.2.2 有机碳预测模型
• 1.2.3 土壤有机碳组分及碳库动态评价指标
• 1.2.4 有机碳影响因素
• 2 材料与方法
• 2.1 研究区域概况
• 2.2 采样方案
• 2.3 分析项目及测定方法
• 2.4 数据处理与计算方法
• 2.4.1 地统计学方法
• 2.4.2 土壤碳库管理指数计算
• 2.4.3 数据处理技术支持系统
• 3 结果与分析
• 3.1 土壤有机碳的空间异质性与分布格局
• 3.1.1 土壤有机碳的描述性统计分析
• 3.1.2 土壤有机碳空间变异特征
• 3.1.3 土壤有机碳的空间分布格局
• 3.1.4 小结
• 3.2 土地覆被类型对土壤有机碳分布的影响
• 3.2.1 名山河流域土地覆被特征
• 3.2.2 不同土地覆被土壤有机碳变化
• 3.2.3 不同土地覆被土壤碳库管理指数变化
• 3.2.4 小结
• 3.3 地形因子对土壤有机碳分布的影响
• 3.3.1 不同坡位土壤有机碳变化
• 3.3.2 坡度对土壤有机碳的影响
• 3.3.3 坡向对土壤有机碳分布的影响
• 3.3.4 小结
• 4 讨论与结论
• 4.1 讨论
• 4.1.1 土壤有机碳的空间异质性与分布格局
• 4.1.2 土地覆被对土壤有机碳分布的影响
• 4.1.3 地形因子对土壤有机碳分布的影响
• 4.2 结论
• 4.3 本研究不足之处
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文