黃土高原羊圈溝小流域土地利用時空變化的土壤有機碳效應(yīng)研究.pdf

1、在全球碳循環(huán)以及全球環(huán)境變化中陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)、準(zhǔn)確估算土壤碳庫儲量對正確評價土壤的作用有重要意義。較為活躍的土壤有機碳的含量和動態(tài)變化，對于全球碳循環(huán)和土壤質(zhì)量演變具有重要作用，是土壤碳儲量估算的關(guān)鍵因素。
　　空間插值模型作為將離散的土壤有機碳含量點狀信息轉(zhuǎn)換為面狀連續(xù)信息的有力工具，可以表征土壤有機碳空間分布特征，可利用有限的采樣點對整個研究區(qū)域的土壤空間屬性信息進(jìn)行預(yù)測?？臻g插值方法中，一種方法是確定性插值方法。這種方法

2、比如徑向基函數(shù)法，它是以平滑度為基礎(chǔ)的?；虮热绶淳嚯x加權(quán)法，是以研究區(qū)域內(nèi)部樣點之間的相似性為基礎(chǔ)的。確定性插值方法使用數(shù)學(xué)函數(shù)來進(jìn)行計算，是一種由已知樣點值進(jìn)行預(yù)測并創(chuàng)建連續(xù)表面的插值方法。另一種是地統(tǒng)計法如普通克里格法，是在半變異函數(shù)理論的基礎(chǔ)上，利用已知樣點的統(tǒng)計屬性，對區(qū)域化變量的取值實現(xiàn)估計的一種方法。普通克里格插值法是目前研究中普通使用的空間預(yù)測方法，但對于地形復(fù)雜區(qū)域的應(yīng)用卻具有一定的局限性。因而一些結(jié)合輔助信息如土壤類型

3、、地貌類型、海拔高度和土地利用類型等信息的克里格插值模型對于提高目標(biāo)變量的預(yù)測精度，具有重要作用。
　　因此，本研究利用普通克里格法(OK)、反距離加權(quán)法(IDW)、徑向基函數(shù)法(RBF)、基于土地利用類型修正的普通克里格法(OK_LU)4種插值方法，對黃土丘陵羊圈溝小流域的土壤有機碳含量進(jìn)行空間插值。預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性通過Pearson相關(guān)系數(shù)(R），平均絕對誤差(MAE)，均方根誤差(RMSE)，準(zhǔn)確度(AC)來評價。研究結(jié)果表

4、明:(1)在前三種常規(guī)空間插值方法中，OK對刻畫區(qū)域土壤有機碳的空間分布趨勢效果最佳，其預(yù)測MAE值和RMSE值均為最小，Pearson相關(guān)系數(shù)(R)和準(zhǔn)確度(AC)最大，說明其預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性最好、預(yù)測的極端誤差也最小;其次為RBF; IDW預(yù)測的效果最差。(2) OK_LU在空間特征表達(dá)方面能夠更好地反映復(fù)雜地形區(qū)的局部變異，其插值結(jié)果的精度相比OK有一定程度的提高，其平均絕對誤差(MAE)從0.900％降到了0.567％，均方根誤

5、差(RMSE)從1.101％降到了0.777％，Pearson相關(guān)系數(shù)(R）從0.4026提高到0.5589，準(zhǔn)確度(AC)從0.9081提高到0.9505。綜合比較，在黃土丘陵地區(qū)，OK LU能使插值結(jié)果的精度有較大提高，是土壤有機碳空間制圖的有效途徑。
　　土地利用變化深刻地影響了土壤有機碳的空間連續(xù)分布狀況，并且還會影響土壤的有機碳含量、密度及其儲量的變化。為了深入研究黃土丘陵地區(qū)，土地利用變化的土壤有機碳效應(yīng)，本文根據(jù)土壤

6、樣點數(shù)據(jù)、土地利用類型圖，分析了黃土丘陵溝壑區(qū)羊圈溝小流域2006年-2011年土地利用變化及其對表層土壤有機碳密度和儲量的影響，主要結(jié)論如下:(1)小流域土地利用發(fā)生較大變化，主要集中在喬木林地和灌木林地而積的增加以及草地而積的減少。(2)土地利用方式的變化會導(dǎo)致土壤有機碳密度及儲量的變化，草地-灌木林地、草地-喬木林地、坡耕地-草地、坡耕地-灌木林地、坡耕地-喬木林地、坡耕地-壩地、梯田-草地、梯田-灌木林地、梯田-喬木林地、梯田-

7、壩地、壩地-草地、壩地-灌木林地、壩地-喬木林地等轉(zhuǎn)換用地類型的表層土壤碳密度增加值高于保持用地類型碳密度的增加值，說明這種轉(zhuǎn)變類型會使表層土壤巾逐步積累有機碳量，從而減少土壤向空氣中的碳排放。對于這種有利的轉(zhuǎn)變，在土地利用過程中，應(yīng)該提倡和支持。而另外的土地利用類型的轉(zhuǎn)變，不僅不利于土壤有機碳的存蓄，反而造成了表層土壤向空氣的碳排放。對于這些不利的轉(zhuǎn)變，在土地利用過程中，應(yīng)該警覺并杜絕。(3)土壤固碳應(yīng)著眼于長期效應(yīng)，頻繁的土地利用類