基于GIS的国家尺度和区域尺度土壤有机碳库研究

【摘要】：土壤有机碳库是陆地生态系统碳库的主要组成部分，在全球和区域碳循环中具有重要地位。基于GIS技术及模型研究方法，本论文对中国国家尺度和区域尺度的土壤有机碳库进行研究。研究内容主要分为两部分：首先，基于四种估算单元(土壤类型、植被类型、气候—土壤—植被多要素离散单元及FAO-UNESCO世界土壤图例单元)对国家尺度土壤有机碳储量进行估算，分析不同土壤类型、植被类型、气候区划等生态条件下的土壤有机碳库特征，提高中国土壤有机碳库估算的准确性，并且采用统计分析和样带研究方法，分析中国土壤有机碳库的影响因素和空间分布格局；其次，应用土壤有机质模型(DNDC模型)，对典型红壤区江西省余江县土壤有机碳库进行模拟，研究生态脆弱区域不同土地利用方式下的土壤有机碳库特征及其年度变化。主要研究结果和结论如下： 1、中国100cm和20cm深度土壤有机碳储量：基于土壤类型的估算结果为84.4 Pg(1Pg=10~(15)g)和27.4 Pg；基于植被类型的估算结果为69.4 Pg和23.8 Pg；基于气候—土壤—植被离散单元的估算结果为79.1 Pg和26.6 Pg；基于FAO-UNESCO土壤图例单元的估算结果为82.3 Pg和26.7 Pg。 2、绘制中国土壤有机碳储量空间分布图和中国土壤有机碳密度数字地面模型。中国土壤有机碳储量分布不均匀，明显受气候因素影响。在中国北方(北纬约42°)湿度样带土壤有机碳密度变化与降水量变化一致。沿中国东部(110°～130°E)热量样带，土壤有机碳密度大小次序为：寒温带＞中温带＞亚热带、热带＞南温带。 3、统计分析表明，不同生态系统中影响土壤有机碳储量的关键环境变量不同，在温带草原是年平均温度，而对于针叶林是海拔。同时随着生态系统尺度的细化，环境变量对土壤有机碳储量影响的显著性程度增加，但是人类的耕种活动降低了这种影响。 4、应用DNDC模型对余江县土壤有机碳库(0-20cm)总量的模拟结果为3.52×10~9kg，平均土壤有机碳密度为4.24 kg m~(-2)。灌溉水田的土壤有机碳密度最高，其次是望天田、园地、林地和菜地，旱地的较低，草地的最低。该县水稻土的平均有机碳密度为5.51 kg m~(-2)，红壤的为3.05 kg m~(-2)。红壤有机碳密度明显低于水稻土的。 5、在没有土壤侵蚀发生的情况下，余江县土壤有机碳库年度变化量为8.63×10~7kg，变化率为+2.45％。土壤有机碳密度下降的地区大多位于农田区内，特别是旱地，部分灌溉水田的有机碳密度略有增加，林地、园地、草地的土壤有机碳密度是增加的，特别是园地的增幅最大。

【关键词】：土壤有机碳库 空间分析 影响因子 DNDC模型 GIS 江西省余江县
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：P208
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