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《华中农业大学》 2012年
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小流域尺度下土壤有机碳储量估算与空间分布特征研究

孟莹  
【摘要】:兰陵溪小流域是秭归县退耕还林的非常重要的科技示范点,是三峡库区生态恢复与重建的重要区域,而杉木溪小流域则存在大面积的天然林。对这两个比较典型的小流域的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,而且可以为我国三峡库区生态环境保护与资源可持续利用研究提供依据。 本文以兰陵溪和杉木溪为例,共采集土壤样本931个,表层土壤样点322个,深层土壤样点73个。通过对样本进行分析,一方面从土地覆盖类型、地形、经营管理措施等影响因素下了解到土壤有机碳的空间分布特征,一方面对兰陵溪和杉木溪的土壤碳密度和碳储量进行了估算。得出的主要结论如下: (1)经过对兰陵溪和杉木溪不同土地覆盖类型下碳储量的估算,得到两个流域总的碳储量为153.24x10~6kg和49.94x10~6kg。兰陵溪和杉木溪的土壤总平均碳密度为10.32kg/m~2和9.79kg/m~2。其中兰陵溪各土地覆盖类型下100cm的碳密度分别为:茶园12.41kg/m~2、农田11.55kg/m~2、经济林12.45kg/m~2、针叶林13.23kg/m~2、阔叶林14.49kg/m~2、混交林9.02kg/m~2;杉木溪各土地覆盖类型下100cm的碳密度分别为茶园8.26kg/m~2、农田10.14kg/m~2、经济林8.74kg/m~2、针叶林9.81kg/m~2、阔叶林13.94kg/m~2、混交林7.87kg/m~2。兰陵溪20cm碳密度为4.27kg/m2-5.28kg/m2,杉木溪20cm碳密度为2.95kg/m2-5.75kg/m2。表层土壤的碳储量占到了整个土层的33.07%-47.32%,这进一步说明了表层土的有机碳的积累作用。 (2)通过对实施退耕还林措施10年的兰陵溪各层土壤有机碳含量的研究,发现相对于5年前有了明显的提高,一方面可能退耕还林(坡改梯等)对有机碳的积累起到了有利作用,另一方面可能是施肥、灌溉等人为因素的影响。兰陵溪表层土壤的有机碳含量显着高于杉木溪表层土壤的有机碳含量,随着土层的的加深,差异逐渐减小 (3)通过对兰陵溪的57个深层土壤和杉木溪的22个深层土壤的有机碳含量的研究表明,有机碳的含量随着土壤深度的增加而降低,并且在0-60cm土壤有机碳的含量下降极为显着,而在60-100cm,土壤有机碳含量的下降较为平缓甚至有少数有回升现象。 (4)不同土地覆盖类型这两层土壤有机碳含量表现为阔叶林)针叶林)混交林)茶园)农田)经济林的分布变化规律。总的来说,天然林(针叶林、阔叶林、混交林)人工林(茶园、农田、经济林),其中天然林以阔叶林有机碳含量最高;人工林中经济林的有机碳含量最低,茶园、农田、经济林三者之间的土壤有机碳含量不存在显着差异,阔叶林显着高于针叶林和混交林的土壤有机碳含量。随着土壤深度的增加,土地覆盖类型对土壤有机碳含量的影响逐渐减弱。 (5)不同坡位土壤有机碳表现为下坡中坡上坡,并且坡位对有机碳含量的影响随着土壤深度的增加更显著,在60-100cm土壤有机碳含量坡位的差异达到极显著水平。SOC含量从低到高依次为:15°-25°,大于25°,0°-15°。土壤有机碳与海拔的关系表现为显着的正相关。 (6)两个小流域的第一层和第二层土壤有机碳的块金值与基台值之比分别为50%和53.5%,为中等程度的空间相关性。说明随机性因素和结构性因素共同决定了土壤有机碳含量的空间变异。两个小流域的第一层和第二层的空间自相关距离分别为802.2m和1283.1m,第一层的自相关距离小于第二层的自相关距离,这可能是于第一层的土壤受施肥、耕作措施、种植制度等人为因素的影响相对较大。
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