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《南京农业大学》 2011年
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区域湿地和农田土壤有机碳变化研究

李典友  
【摘要】:土壤有机碳(Soil Organic Carbon)含量是与植物生长及生态系统功能有关的关键土壤属性。土壤有机碳库是陆地生态系统中最活跃碳库,全球土壤有机碳库分别是大气圈和植被圈碳库的2-3倍,其消长动态直接影响到未来气候变化趋势。人类干扰下土壤碳库动态特征及其过程机制,已成为生态学、土壤学等学科的重点研究领域。 土壤有机碳库及其变化计量是土壤碳循环及固碳减排研究的重要科学内容。国内外研究表明,农田生态系统土壤碳库受到强烈的人为干扰,同时又可以在较短的时间尺度上进行人为调节。因此,土地利用变化和农业管理变化下中国农田有机碳库变化及其土壤固碳潜力的研究对于国家固碳减排战略及可持续农业发展途径选择具有重大科学意义。研究不同尺度的地理区域人为利用中土壤有机碳储存及其变化特点成为土壤学、生态学和农业科学的研究热点。 本文以长江中下游地区特别是安徽省六安市域为对象,统计分析湿地和农业土壤在不同利用下的土壤有机碳变化,分析这种变化的空间尺度变异性,探讨影响土壤有机碳储存和积累的不同影响因素,期望为该区域农田土壤固碳和可持续土地利用及农业管理提供科学依据。研究的主要结果和认识如下: 长江中下游地区河流湖泊湿地开垦为农田,土壤有机碳库损失严重。长江中下游地区湿地分布广,存在着湿地开垦强度大、土壤碳密度较低和土壤有机碳损失严重等土壤碳库变化问题。与原湿地土壤相比,不同垦殖方式下土壤有机碳含量都有不同程度降低,而且随开发利用年限增长而加剧。不过,湿地垦殖为水田后土壤有机碳含量有稳定或略有提高的趋势,特别是江汉平原湿地和皖江平原湿地开垦为水田后,土壤有机碳含量可提高35%-67%。湿地垦殖为水田是一种相对较好的农业固碳利用方式。 皖江平原湿地表层土壤有机碳含量介于11.30-27.83 g·kg-1,且在土壤深层仍有较多的有机碳分布。围垦的农田土壤有机碳含量则明显降低,剖面深度分布的变异和地点间的变异远大于周边湿地。开垦为农田后,表层碳密度损失达18 tC·hm-2,全剖面达30 tC·hm-2。围垦损失的碳密度达到原湿地的40%以上。估算近50年来长江中下游地区湿地因垦殖导致的表土有机碳损失量为40-60 Tg C,而历史损失总计可能达0.15Pg C。 以六安市域为空间尺度研究了土壤有机碳含量随土地利用及空间尺度变化的变异状况。研究结果表明市域内表层土壤有机碳含量表现非耕地土壤有机碳含量最高(12.27±2.90 g·kg-1)且变异系数最大(23.63%);水田土壤有机碳含量(11.50±1.08 g·kg-1)显著高于旱地土壤(8.11±1.17 g·kg-1),且变异系数(9.39%)也小于后者。市域内不同地貌单元上表土层有机碳平均含量表现为山地(14.60±3.14 g·kg-1)丘陵(13.20±3.26 g·kg-1)岗地(10.22±1.00 g·kg-1)平原圩畈(10.05±1.36 g·kg-1)。县级尺度上变异系数为5.31%-24.95%,乡镇尺度上变异系数在3.80%~16.75%,全六安市范围内变异系数为2 0.1%。说明研究区域内土壤有机碳含量存在高度的空间变异性,主要受土地利用、地形地貌和农业活动等多种因素的复杂影响。其中地貌因子在较大尺度(县域)上更影响明显,而农业活动在较小尺度上具有重要影响。 土壤有机碳含量还存在随土壤分类统计单元的变化。表层土壤有机碳含量土种内部的变异系数(4.29%~83.78%,平均值为44.04%)大于土种间的变异系数(32.00%);各土属间有机碳加权平均值为10.22(g·kg-1),变异系数为43.03%。亚类为单元的有机碳变异系数可能大于较低分类单元的变异系数。自然土壤变异系数较大,例如广泛分布于山地的粗骨土亚类,有机碳含量最高(16.95±16.17 g·kg-1),变异系数达95.37%。而人为利用的土壤有机碳含量变异系数较低,漂洗型水稻土亚类仅11.97%。而亚类之间变异系数为58.75%。土类的有机碳变异性也极大,变异系数以山地酸性棕壤类最大,达95.42%,最小的是岗地砂姜黑土类,为18.92%。因此,以分类单元统计,土壤有机碳含量变异系数有随分类单元的级别而提高的趋势。这是所研究区域的地形地貌和土地利用共同决定的。由于土地利用影响体现在高级别单元,因此,高级别分类单元统计有机碳含量变化将具有极高的变异性。 以市域内霍山县为对象,研究了耕地土壤有机碳含量随县域内不同尺度空间的变化。结果表明,20年来该县农田表土有机碳含量明显提高,显示农田土壤的有机碳库积累,同时有机碳空间变异系数总体降低。例如,土种间有机碳含量的平均变异系数由1985年的48.62%降低到2005-2008年的14.64%。县域范围内耕地土壤有机碳含量的不同尺度的变异系数介于4.53%-14.91%,因不同尺度空间而异。研究结果表明村民组(自然村)尺度单元内有机碳含量的变异性最高,乡镇间有机碳含量变异性低于行政村间变异性。因此,从县级尺度的农田土壤碳库计量来说,以乡镇尺度采样研究比村级尺度的可靠性较高。影响县域内农田土壤有机碳含量与变异的动力因子主要是农业利用和农田基本建设,栽茶和种植水稻方式下农田土壤有机碳含量明显较高。在县域空间范围内,农业管理措施对农田有机碳含量产生的显著影响。 因此,土壤有机碳随土地利用和农业管理的变化因空间和时间而异,区域土壤有机碳变化动态与生态系统功能、农业生产力的关系尚需要深入的研究。未来农业发展和气候变化下区域土壤碳库变化及不同人类活动的影响将仍是今后研究的课题。特别是定量分析表征气候变化、土地利用变化、人类活动强度及耕作管理对农田土壤有机碳收支的相互作用影响是区域土壤有机碳研究需要充分重视的领域。
【学位授予单位】:南京农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S153.6

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 段文霞;朱波;刘锐;陈实;周玉平;陈放;;人工柳杉林生物量及其土壤碳动态分析[J];北京林业大学学报;2007年02期
2 王春梅;刘艳红;邵彬;赵景刚;;量化退耕还林后土壤碳变化[J];北京林业大学学报;2007年03期
3 毛建华;邱小剑;游海;莫明浩;;鄱阳湖典型湿地土壤空间分布格局研究[J];江西师范大学学报(自然科学版);2007年02期
4 蔡述明,杜耘,曾艳红;长江中下游水土环境的主要问题及其对策[J];长江流域资源与环境;2002年06期
5 唐国勇;彭佩钦;苏以荣;童成立;吴金水;黄伟生;朱奇宏;;洞庭湖区不同利用方式下农田土壤有机碳含量特征[J];长江流域资源与环境;2006年02期
6 王学雷;许厚泽;蔡述明;;长江中下游湿地保护与流域生态管理[J];长江流域资源与环境;2006年05期
7 孔玉华;姚风军;鹏爽;刘艳;董文轩;白龙;;不同利用方式下草地土壤碳积累及汇/源功能转换特征研究[J];草业科学;2010年04期
8 于永强;黄耀;张稳;;华东地区农田土壤有机碳动态模拟研究——模型的验证与灵敏度分析[J];地理与地理信息科学;2006年06期
9 于永强;黄耀;张稳;孙文娟;;华东地区农田土壤有机碳时空格局动态模拟研究[J];地理与地理信息科学;2007年01期
10 刘海燕,曹艳英;江汉平原湿地开发及其对环境的影响[J];地理学与国土研究;1998年02期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 田应兵;若尔盖高原湿地生态系统的恢复与土壤碳、硒变化的研究[D];西南农业大学;2003年
2 刘章勇;江汉平原涝渍地生态恢复与开发利用技术研究[D];中国农业大学;2004年
3 师育新;安徽巢湖杭埠河流域环境变化的湖泊沉积地球化学记录[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2006年
4 熊汉锋;梁子湖湿地土壤—水—植物系统碳氮磷转化研究[D];华中农业大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 肖飞;洪湖湿地结构与生态功能评价及系统稳定性研究[D];中国科学院研究生院(测量与地球物理研究所);2003年
2 孟凡德;长江中下游湖泊沉积物理化性质与磷及其形态的关系研究[D];首都师范大学;2005年
3 陈竹青;长江中下游生态径流过程的分析计算[D];河海大学;2005年
4 郭广芬;未来气候变化对我国土壤有机碳储藏的影响[D];中国气象科学研究院;2006年
5 范广阔;更新方式对杉木林土壤有机C质量和土壤呼吸的影响[D];福建农林大学;2008年
6 沈南;西南地区几类土壤的特性和系统分类研究[D];四川农业大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王薇;李絮花;章燕平;林治安;赵朋;;长期定位施肥对盐化潮土土壤腐殖质组分的影响[J];山东农业科学;2008年03期
2 王学君;董晓霞;孙泽强;田叶;刘兆辉;;水肥调控对土壤团聚体及有机碳的影响[J];山东农业科学;2009年09期
3 丁光国;李登秋;丁昶;;寿光日光温室土壤有机碳含量及影响因素分析[J];山东农业科学;2009年09期
4 方星;孙健;魏永霞;;安徽省地质碳汇潜力及二氧化碳地质储存[J];安徽地质;2010年02期
5 贾十军;梁红霞;邢润华;陈富荣;;安徽省江淮流域表层土壤有机碳储量历史变化探讨[J];安徽地质;2012年01期
6 朱兴旺;;信阳市土壤资源利用现状及开发利用途径研究[J];安徽农学通报;2007年19期
7 陈武荣;肖霜霜;刘炜;卢向荣;刘建华;;武夷山不同海拔高度三种粒级土壤中有机碳的变化规律研究[J];安徽农学通报;2008年11期
8 肖霜霜;陈武荣;许燕萍;陈晖;孙杰;;武夷山山地土壤有机碳的垂直分布规律及影响因素研究[J];安徽农学通报;2008年11期
9 许燕萍;陈晖;卢向荣;刘炜;;土地利用方式对土壤有机碳储量的影响[J];安徽农学通报;2008年17期
10 杨茹玮;徐琪;史学正;黄耀;;水稻土有机碳区域尺度的演变模拟研究[J];安徽农学通报(上半月刊);2009年13期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;Relation of soil organic carbon to climate and site variables in China[A];现代农业理论与实践——安徽现代农业博士科技论坛论文集[C];2007年
2 郭志彬;;Dynamics of soil quality after cropland was converted to natural regeneration and alfalfa in the emiarid Loess Plateau[A];土肥水资源高效利用与农业面源污染防控技术研讨会论文集[C];2011年
3 左昕昕;吕厚远;;我国旱作农业黍、粟植硅体碳封存潜力估算[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
4 钟振宇;陈灿;;洞庭湖污染状况及防治对策[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第一卷)[C];2011年
5 刘静宇;孟静静;黄少鹏;丁志强;盛静卫;;吉林省靖宇县表层土壤有机碳储量及其分布规律分析[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第二卷)[C];2011年
6 孟静静;刘静宇;黄少鹏;;土壤碳汇能力衰退的生物炭修复[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第二卷)[C];2011年
7 王越;范北林;黎礼刚;王家生;;长江中下游湿地生态修复现状与探讨[A];第三届全国河道治理与生态修复技术交流研讨会专刊[C];2011年
8 杨彦明;张胜;张润生;;外源激素对油菜角果叶绿素和可溶性糖含量的影响[A];中国作物学会栽培专业委员会换届暨学术研讨会论文集[C];2007年
9 谷勇;殷瑶;齐泮伦;吴昊;;森林碳储量研究进展[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会(第一卷)[C];2010年
10 邓广;张旭;李增元;;三类林业碳汇活动中的技术议题与选择[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会(第一卷)[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 沈学善;砂姜黑土区小麦玉米一年两熟秸秆全量还田对夏玉米生育及产量影响研究[D];安徽农业大学;2010年
2 赵锦梅;不同土地利用方式对高寒地区水土保持生态服务功能的影响研究[D];甘肃农业大学;2010年
3 焦婷;温性荒漠草原放牧利用退化草地生态系统营养动态研究[D];甘肃农业大学;2010年
4 刘伟峰;海洋溢油污染生态损害评估研究[D];中国海洋大学;2010年
5 熊晶;海洋生态本体的建模方法研究及应用[D];中国海洋大学;2010年
6 任景玲;长江流域及黄、东海铝的生物地球化学循环及其影响因素研究[D];中国海洋大学;2010年
7 沙晨燕;不同类型河滨湿地甲烷和二氧化碳排放的研究[D];华东师范大学;2011年
8 侯钰荣;伊犁绢蒿生理生态适应性的研究[D];新疆农业大学;2010年
9 吴金友;辽宁省森林植被碳储量动态仿真模型研究[D];北京林业大学;2011年
10 高艳鹏;半干旱黄土丘陵沟壑区主要树种人工林密度效应评价[D];北京林业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 乐丽鑫;耕作方式对稻田土壤有机碳库的影响[D];华中农业大学;2010年
2 聂斌斌;水土保持生态修复区域差异研究[D];华中农业大学;2010年
3 段鹿杰;胶州湾湿地资源保护法律问题研究[D];山东科技大学;2010年
4 孙丽;连环湖沉积物粒度和磁化率变化特征及沉积意义研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
5 吴珊珊;合肥环城公园不同群落类型碳贮量特点[D];安徽农业大学;2010年
6 李文娟;皖河滩地杨树造林模式及其修枝短期效应研究[D];安徽农业大学;2010年
7 孙建波;山东省高密市农田土壤养分时空变异规律及可持续利用对策研究[D];山东农业大学;2009年
8 田慎重;耕作方式及其转变对麦玉两熟农田土壤CH_4、N_2O排放和固碳能力的影响[D];山东农业大学;2010年
9 王富;水库水源涵养区不同生态修复措施的生态效益监测与评价[D];山东农业大学;2010年
10 王庆芳;丘陵区土地整理对土壤质量的影响研究[D];山东农业大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李彦,罗盛国,刘元英,陈友,赵久明,姜伯文;硒对番茄叶片中谷胱甘肽过氧化物酶活性及产量和品质的影响[J];山东农业科学;1999年06期
2 胡宏祥,於忠祥,汪景宽,王秋兵;2种土壤分类体系的比较及其展望[J];安徽农业科学;2002年05期
3 刘作社,柴文北,高正宝,王伟伟;滁州市农田化肥投入与土壤养分及产出效应研究[J];安徽农业科学;2002年05期
4 杜磊,易朝路,潘少明;长江下游巢湖湖泊沉积物的粒度特征与沉积环境[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2004年01期
5 张爱君,张明普;淮北黄潮土长期轮作的磷肥合理施用[J];安徽农业大学学报;2000年04期
6 张爱君,张明普;黄潮土长期轮作施肥土壤有机质消长规律的研究[J];安徽农业大学学报;2002年01期
7 王根绪,李琪,程国栋,沈永平;40a来江河源区的气候变化特征及其生态环境效应[J];冰川冻土;2001年04期
8 陈桂琛,黄志伟,卢学峰,彭敏;青海高原湿地特征及其保护[J];冰川冻土;2002年03期
9 刘沛林;历史上人类活动对长江流域水灾的影响[J];北京大学学报(哲学社会科学版);1998年06期
10 许学工,林辉平,付在毅,布仁仓;黄河三角洲湿地区域生态风险评价[J];北京大学学报(自然科学版);2001年01期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 郭胜利;黄土旱塬农田土壤有机碳、氮的演变与模拟[D];西北农林科技大学;2001年
2 解宪丽;基于GIS的国家尺度和区域尺度土壤有机碳库研究[D];南京师范大学;2004年
3 王小利;黄土高原和亚热带丘陵区典型生态景观单元土壤有机碳对比研究[D];西北农林科技大学;2006年
4 郭剑芬;皆伐火烧对杉木林和栲树林碳、氮动态的影响[D];厦门大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 李考学;氮沉降对凋落物分解早期碳氮周转的影响[D];东北林业大学;2006年
2 陈秋凤;杉木人工林林木养分和凋落物分解对模拟氮沉降的响应[D];福建农林大学;2006年
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中国期刊全文数据库 前10条
1 王艳芬,陈佐忠;人类活动对锡林郭勒地区主要草原土壤有机碳分布的影响[J];植物生态学报;1998年06期
2 王绍强,刘纪远;土壤碳蓄积量变化的影响因素研究现状[J];地球科学进展;2002年04期
3 程淑兰,欧阳华,牛海山,王琳,田玉强,张锋;荒漠化重建地区土壤有机碳动态研究[J];水土保持学报;2004年03期
4 王立刚,邱建军,马永良,王迎春;应用DNDC模型分析施肥与翻耕方式对土壤有机碳含量的长期影响[J];中国农业大学学报;2004年06期
5 王开峰;王凯荣;彭娜;吕焕哲;谢小立;;有机物循环对红壤稻田土壤有机碳和热水可提取碳的影响[J];土壤通报;2007年03期
6 徐华君;;阿尔泰山区土壤有机碳氧化稳定性的初步比较分析[J];水土保持研究;2007年06期
7 李玉琴;夏建国;;土地利用方式对川西低山区土壤腐殖质组成以及结合形态的影响[J];安徽农业科学;2008年06期
8 李月梅;曹广民;徐仁海;;土地利用方式对高寒草甸土壤有机碳及其组分的影响[J];安徽农业科学;2008年14期
9 毛艳玲;;土壤有机质分组方法研究进展评述[J];泉州师范学院学报;2008年06期
10 安战士;土壤有机碳的水合热测定法[J];土壤通报;1981年02期
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1 胡乐宁;苏以荣;何寻阳;李扬;王嫒华;吴金水;;添加~(14)C标记的有机物质对喀斯特典型土壤有机碳积累与转化的影响[A];十一五农业环境研究回顾与展望——第四届全国农业环境科学学术研讨会论文集[C];2011年
2 常书娟;张英俊;;不同种植年限对紫花苜蓿草地土壤有机碳和全氮的影响[A];第八届博士生学术年会论文摘要集[C];2010年
3 黄山;彭现宪;黄欠如;张卫建;;南方红壤稻作系统与旱作系统土壤有机碳及其组分的特征差异[A];2008中国作物学会学术年会论文摘要集[C];2008年
4 李世朋;;土壤中钙、铁/铝结合的有机碳变异规律性的初步研究[A];第八届全国青年土壤暨第三届全国青年植物营养与肥料科学工作者学术讨论会论文集[C];2002年
5 冯起;刘蔚;;中国沙地土壤有机碳及其对气候影响[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
6 周莉;周广胜;;中国东北样带土壤有机碳对环境变化响应的研究[A];推进气象科技创新加快气象事业发展——中国气象学会2004年年会论文集(下册)[C];2004年
7 邱海源;黄志伟;王宪;;区域土地利用方式对土壤有机碳的影响[A];第三届全国环境化学学术大会论文集[C];2005年
8 许信旺;潘根兴;;安徽省土壤有机碳空间差异及影响因素分析[A];中国地理学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年
9 卢茜;唐英平;高人;尹云锋;马红亮;;温度和土地利用变化对土壤有机碳矿化的影响[A];中国地理学会百年庆典学术论文摘要集[C];2009年
10 张明礼;杨浩;高明;杨九东;;利用~(137)Cs示踪技术与土壤化学物质研究滇池流域土壤侵蚀[A];中国地理学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 步宣;全球循环与土壤有机碳[N];中国矿业报;2010年
2 中国科学院南京土壤研究所 李珍素;人为因素影响土壤有机碳含量[N];农资导报;2006年
3 中国科学院南京土壤研究所 李珍素;人为因素影响土壤有机碳含量[N];农资导报;2006年
4 记者 齐芳 通讯员 廖琼;成熟森林土壤可持续积累有机碳[N];光明日报;2006年
5 特约通讯员 胡必强;施肥不当也会加速温室效应[N];江苏科技报;2007年
6 记者 李大庆;400岁森林能持续积累碳[N];科技日报;2006年
7 ;2006年度中国基础研究十大新闻简介[N];科技日报;2007年
8 记者 范建;耕作方式对土壤生态环境将有重要影响[N];科技日报;2005年
9 ;科技英才 科技儿女多奇志 连创佳绩报南粤[N];广东科技报;2007年
10 记者 郭姜宁;化肥对农业生态影响到底如何?[N];科技日报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李典友;区域湿地和农田土壤有机碳变化研究[D];南京农业大学;2011年
2 徐华君;中天山北坡土壤有机碳空间分布规律研究[D];中国矿业大学;2010年
3 霍莉莉;沼泽湿地垦殖前后土壤有机碳垂直分布及其稳定性特征研究[D];中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所);2013年
4 邰继承;不同土地利用和起源农田土壤有机碳及其组分含量变化[D];南京农业大学;2012年
5 刘慧屿;辽宁省农田土壤有机碳动态变化及固碳潜力估算[D];沈阳农业大学;2011年
6 宋丹;下辽河平原耕地土壤有机碳时空变化及固碳潜力估算[D];沈阳农业大学;2013年
7 王义祥;不同经营措施下果园土壤有机碳库特性及固碳潜力研究[D];福建农林大学;2011年
8 焦加国;我国不同区域典型乡村景观土壤碳氮磷的分布特征[D];南京农业大学;2008年
9 王淑平;土壤有机碳和氮的分布及其对气候变化的响应[D];中国科学院研究生院(植物研究所);2003年
10 孙艳丽;开封城市土壤有机碳密度、组成及时空变化分析[D];河南大学;2011年
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1 张雪妮;艾比湖湿地自然保护区土壤碳库研究[D];新疆大学;2011年
2 游浩辰;林地土壤有机碳遥感反演及空间分异研究[D];福建农林大学;2012年
3 许卓娅;上海城市土壤有机碳、氮的空间变异结构与分布特征[D];上海师范大学;2013年
4 谢光洪;乌鲁木齐河流域土壤有机碳影响因素研究[D];新疆大学;2010年
5 徐欢欢;艾比湖湿地土壤有机碳及其组分含量垂直分布研究[D];福建师范大学;2010年
6 方圆;海南省土壤有机碳时空变异[D];海南大学;2012年
7 侯晓瑞;黄土丘陵区土壤有机碳氮空间分布与储量研究[D];西北农林科技大学;2012年
8 叶玲燕;浙江省森林土壤有机碳空间变异及影响因子研究[D];浙江农林大学;2012年
9 薛丽佳;武夷山不同类型土壤有机碳组分及动态研究[D];福建师范大学;2011年
10 肖毅峰;莽山土壤有机碳空间分布及其影响因子分析[D];中南林业科技大学;2013年
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