尖峰嶺熱帶雨林土壤有機(jī)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(lèi)對(duì)全球陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的研究不斷深入和擴(kuò)展。森林土壤有機(jī)碳是陸地碳庫(kù)的重要組成部分，在碳循環(huán)中有著重要的作用。土壤有機(jī)碳密度具有強(qiáng)烈的空間異質(zhì)性，對(duì)其開(kāi)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(jī)制等問(wèn)題，同時(shí)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(duì)象，采用野外布點(diǎn)采樣、實(shí)驗(yàn)室測(cè)定和地統(tǒng)計(jì)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(jī)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(jī)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(jī)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(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)樣地（簡(jiǎn)稱(chēng)“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(jī)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(jì)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(jī)碳儲(chǔ)量(kg/m3)的方差分析差異達(dá)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(gè)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(jī)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(jī)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(jī)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(yàn)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(jī)碳密度塊金值與基臺(tái)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(tái)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?cái)M合的半方差函數(shù)最適模型為球狀模型，塊金值與基臺(tái)值比值為0.002，表現(xiàn)為強(qiáng)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(tái)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(tái)值比值為0.479;大樣地

7、中7個(gè)不同空間尺度(60hm2、40 hm2、30 hm2、20 hm2、15 hm2、10 hm2、1 hm2)土壤有機(jī)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(jī)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(jī)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(duì)空間異質(zhì)性的計(jì)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(jī)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(jī)碳密度與土地干擾類(lèi)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(xì)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(jī)碳密度空間分布格局的一個(gè)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(jī)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(jī)碳密度之間沒(méi)有顯著差別;