三江源区土壤有机碳空间分布研究.docxVIP

三江源区土壤有机碳空间分布研究 土壤中的有机碳含量（si）是耕地系统中土壤肥力的重要组成部分。作为土壤养分转化的核心，它在提高土壤质量、保持作物产量和水处理方面发挥着重要作用。土壤有机碳库是陆地植被碳库的主要组成部分,全球土壤有机碳储量约为1 500 Pg,是大气碳库的2 倍,陆地植被碳库的2~4倍,其变化与大气二氧化碳浓度变化密切相关,在全球碳循环中扮演着重要的角色。随着全球变化研究的深入,碳循环研究受到人们的普遍关注,与水循环、食物和纤维一起成为全球变化研究的三大热点,土壤有机碳研究也成为国内外研究的焦点。土壤有机碳含量是进入土壤的植物残体量与在微生物作用下分解损失量之间平衡的结果,其库容量大小受到气候、地形、植被、土壤类型、土地利用类型等多种因素影响,是多种复杂因子共同作用结果。通过研究土壤有机碳影响因素,可以增强对土壤有机碳的调控能力,充分利用有利因素,控制不利因素,达到科学利用土地。 三江源区位于青海省南部,是长江、黄河和澜沧江的源头汇水区,因其地理位置和独特的地貌特征使其成为高海拔地区生物多样性最为集中的地区,具有重要的生态地位,整个生态系统的碳收支变化对气候有巨大的调节作用。此外该区域以畜牧业为主,土壤有机碳含量及其动态平衡是反映土壤质量和草地健康的重要指标,因此对三江源区土壤有机碳储量、分布、转化及影响因素研究有重要的意义。以三江源区典型代表区域玉树县为研究区,根据土壤有机碳的实测数据,探讨了土壤有机碳空间分布特征及其环境因子、土壤类型、土地利用类型对土壤有机碳含量的影响,为三江源区生态保护及修复提供参考依据。 1 数据来源与研究方法 1.1 玉树县气候特征 玉树县位于青海省三江源区南部,其南部与囊谦县相邻,西南部与杂多县相邻,西北部与治多县接壤,北部与称多县等相邻,东部、东北部与西藏自治区、四川省石渠县毗邻,土地总面积为1.57×104km2。玉树县纵跨长江、澜沧江两大水系,地形以高原为主,地势高耸,地形复杂,由唐古拉山余脉色吉嘎牙-格拉山构成地形骨干,平均海拔为4 493.4 m。气候为高原大陆性气候,表现为冷热两季交替,年均温2.9 ℃,1 月均温-7.5 ℃,7 月均温12.5 ℃,年温差小,日温差大;干湿两季分明,年降水量为487 mm,无明显的四季区分等气候特征。受高寒气候条件影响,区内土壤大多厚度较薄、质地粗、保水性能差、肥力较低,高山寒漠土、山地草甸土、沼泽土和高山草甸土等土壤类型分布广泛。 1.2 采样点采样及定位 采样时间为2012 年8 月,采样分别沿着结古镇至通天河、结古镇至治多县、结古镇至杂多县、结古镇至囊谦县、结古镇至小苏莽乡等主要路线进行,平均每15~20 km一个采样点。采集表层0~30 cm的土样,每份样品采集2 kg左右,采集了110 个样品,每个采样点的取土深度及采集量基本保持均匀一致,采集的样品用土壤密实袋密封保存。采样点用手持GPS定位,并详细记录采样点的土地利用类型、土壤及植被覆盖状况等相关信息,采样路线及采样点如图1 所示。 将土样在室内自然风干,并用木棒压磨去除沙砾和植物根系、动物残体,然后混合均匀过200 目尼龙筛,密封干燥保存,送交同济大学长江水环境教育部重点实验室进行化验分析,利用岛津TOC-V系列SSM-5000A有机碳分析仪测定土壤有机碳含量。 1.3 土壤有机碳含量空间分布的统计分析 研究所用的数据主要有:土壤有机碳含量数据;1980 ~2011 共32 年年平均气温和年平均降雨量数据;30 m分辨率的DEM数据;1∶100 万土地利用数据集。利用GS+9.0 软件对研究区土壤有机碳含量进行地统计学分析,建立变异函数的半方差理论模型,并运用结构分析结果和Ordinary Kriging方法对土壤有机碳含量进行空间插值,获得土壤有机碳含量空间分布。运用多元逐步回归和通径分析方法,分析影响土壤有机碳含量的主导因子,自变量主要有环境因子、土壤类型和土地利用类型,其中环境因子包括经度、纬度、海拔、坡度、年平均气温、年平均降水量。土壤类型和土地利用类型为分类变量,采用哑变量为其赋值。 2 结果与分析 2.1 统计分析结果 对土壤有机碳含量数据进行筛选,剔除异常值,最终保留98 个样品。将符合要求的土样数据进行统计分析,结果如表1 所示。研究区土壤有机碳含量的变异系数为36%,属于中等强度空间异质性,通过单样本Kolmogorov-Smirnov检验,得到K-S双侧检验原假设成立的概率值为0.48,表明样本基本符合正态分布,满足地统计学要求,可用于变异函数分析。 2.2 最佳拟合模型的建立 半方差函数(Semi-variogram)又称为半变异函数,是地统计学中研究土壤空间结构的重要函数。根据变异函数公式计算出土壤有机碳含量的变异函数值,经理论模型的最优拟合,得