尖峰嶺熱帶雨林土壤有機碳密度空間分布規(guī)律.pdf

1、隨著全球氣候變化的加劇，人類對全球陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的研究不斷深入和擴展。森林土壤有機碳是陸地碳庫的重要組成部分，在碳循環(huán)中有著重要的作用。土壤有機碳密度具有強烈的空間異質(zhì)性，對其開展研究有助于了解陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)規(guī)律和揭示土壤與植被間的相互關(guān)系、生物多樣性維持和共存機制等問題，同時也是探討土壤養(yǎng)分與各相關(guān)環(huán)境因素空間關(guān)系的有效方法。本研究以海南尖峰嶺熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)為研究對象，采用野外布點采樣、實驗室測定和地統(tǒng)計學(xué)分析相結(jié)合的方法，

2、定量研究了不同土壤層次、不同空間尺度土壤有機碳密度的空間異質(zhì)性及影響因素，旨在摸清現(xiàn)階段尖峰嶺熱帶雨林土壤有機碳密度的大小，明晰其空間異質(zhì)性特征和分布格局，并揭示土壤有機碳密度與相關(guān)環(huán)境因素之間的關(guān)系。
　　主要研究結(jié)果如下:
　　(1)60hm2森林動態(tài)監(jiān)測樣地（簡稱“大樣地”）中A(0-10 cm)、B(10-30 cm)、C(30-60cm)、D(60-100 cm)四層不同深度土壤有機碳平均密度分別為2.699 kg

3、/m3、1.391 kg/m3、0.811 kg/m3和0.765 kg/m3（按10 cm土層計算）;其中A層&B層、A層＆C層、A層&D層、B層＆C層、B層＆D層間單位體積內(nèi)土壤有機碳儲量(kg/m3)的方差分析差異達到顯著性水平(P＜0.05)，C層＆D層間差異不顯著;大樣地中7個不同空間尺度(60 hm2、40 hm2、30 hm2、20 hm2、15 hm2、10 hm2、1 hm2)表層(0-10 cm)平均土壤有機碳密度分

4、別為2.779 kg/m2、2.825 kg/m2、2.804 kg/m2、2.865 kg/m2、2.848 kg/m2、2.911和3.234kg/m2;公里網(wǎng)格樣地中，大(164 Km2)、中(83 Km2)、小(64 Km2)三種不同空間尺度表層(0-30 cm)平均土壤有機碳密度分別為5.585 kg/m2、5.694 kg/m2和5.004 kg/m2;60 hm2大樣地(0-30 cm)均值為5.638 kg/m2;

5、>　　(2)大樣地中不同層次土壤有機碳密度均有明顯的空間結(jié)構(gòu)和空間尺度效應(yīng)，模型交叉驗證結(jié)果表明:A、D層擬合的半方差函數(shù)最適模型為指數(shù)模型，B、C兩層為球狀模型，A、B、C、D四層土壤有機碳密度塊金值與基臺值比值分別為:0.512、0.708、0.882和0.862，變程分別為:54.2 m、70.9 m、97.2 m和62.0 m;公里網(wǎng)格樣地中，大、中、小三種空間尺度最適模型分別為指數(shù)模型、球狀模型和高斯模型，塊金值與基臺值比值依

6、次為:0.469、0.258和0.018，變程分別為:449.0m、400.0m和230.0m;大樣地中除1 hm2樣地擬合的半方差函數(shù)最適模型為球狀模型，塊金值與基臺值比值為0.002，表現(xiàn)為強烈的空間異質(zhì)性外;其他不同空間尺度均為指數(shù)模型，塊金值與基臺值比值（由大尺度到小尺度排序）分別為:0.512、0.404、0.578、0.463、0.557和0.420，為中等程度空間變異，0-30 cm的塊金值與基臺值比值為0.479;大樣地

7、中7個不同空間尺度(60hm2、40 hm2、30 hm2、20 hm2、15 hm2、10 hm2、1 hm2)土壤有機碳密度的變程分別為:54.2m、21.9 m、38.0m、24.8 m、35.5 m、22.5 m和13.6 m;0-30 cm的SOCD的變程為30.1m;
　　(3)普通克里格插值及繪制的空間分布輪廓圖表明:大樣地中A、B兩層不同深度的土壤有機碳密度空間異質(zhì)性明顯，呈斑塊狀分布;C、D兩層空間異質(zhì)性較弱，具

8、有一定的連續(xù)性，呈條帶狀分布。在本論文不同研究樣地、不同的空間研究尺度上，土壤有機碳密度的空間分布具有一定的相似性，空間異質(zhì)性明顯，均呈斑塊狀和條帶狀相結(jié)合的分布結(jié)構(gòu)。采樣密度大小對空間異質(zhì)性的計算具有重要影響，采樣密度越大，更能揭示局部范圍內(nèi)土壤有機碳密度空間異質(zhì)性程度;
　　(4)相關(guān)分析和多元回歸分析表明:表層土壤有機碳密度與土地干擾類型、土壤有效磷含量、凋落物氮含量和凋落物全鉀含量之間存在顯著性相關(guān)關(guān)系(P＜0.05);與

9、土壤全氮含量、土壤碳氮比(C/N)、土壤全磷含量、土壤堿解氮含量、土壤毛細管持水量之間均存在極顯著相關(guān)關(guān)系(P＜0.01);
　　(5)地形引起的水分、光熱條件分配是影響不同層次土壤有機碳密度空間分布格局的一個重要因素。利用方差分析多重比較表明:中等海拔高度生境(600-900 m)的平均土壤有機碳密度顯著低于較高海拔生境(＞900 m)和較低海拔(＜600 m)的生境(p＜0.05)，而后兩者平均土壤有機碳密度之間沒有顯著差別;