松嫩平原西部土壤有機(jī)碳時(shí)空變化及其影響因素分析.pdf

1、松嫩平原是中國重要的糧食主產(chǎn)區(qū)和商品糧生產(chǎn)基地，其西部地處典型農(nóng)牧交錯(cuò)地帶，是環(huán)境變化的敏感區(qū)域。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展與科技進(jìn)步，人類活動(dòng)越來越頻繁，西部地區(qū)沙化鹽堿化問題嚴(yán)重，農(nóng)田有機(jī)碳含量呈下降趨勢。因此，以高空間分辨率的縣域?yàn)閱卧治鲛r(nóng)田土壤有機(jī)碳含量的時(shí)空演變規(guī)律及其空間異質(zhì)性十分必要，其結(jié)果不僅可以為各縣市合理利用土地資源與改善土壤質(zhì)地提供基礎(chǔ)依據(jù)，而且可以為增加和保持土壤有機(jī)碳含量與提高糧食產(chǎn)量提供有力的參考價(jià)值。
　

2、　地理加權(quán)回歸模型(Geographically Weighted Regression Model，GWR)同傳統(tǒng)的回歸模型相比，其能夠?qū)臻g地理事物進(jìn)行局部參數(shù)估計(jì)，可以更好地呈現(xiàn)空間變異規(guī)律，通過GWR模型的構(gòu)建運(yùn)行和檢驗(yàn)，以各縣域?yàn)閱卧治龀銎渫寥烙袡C(jī)碳含量變化的規(guī)律及影響因子的空間變異。能夠更好的分析與了解松嫩平原西部耕作土壤有機(jī)碳含量變化的過程和機(jī)制，這將為各縣市有針對性的改善土壤條件，提高土壤有機(jī)碳含量提供可行性依據(jù)。

3、r>　　本文以沙化、鹽堿化問題突出的松嫩平原西部為關(guān)鍵研究區(qū)，運(yùn)用ArcGIS地統(tǒng)計(jì)分析、傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析與GWR模型，對比分析1990年和2015年松嫩平原西部14個(gè)縣市農(nóng)田表層土壤有機(jī)碳(Soil Organic Carbon，SOC)的時(shí)空變異特征，并探究土壤pH值、電導(dǎo)率、容重、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、粒度機(jī)械組成、年平均氣溫、年平均降水量等對有機(jī)碳空間分布的主導(dǎo)影響。研究主要結(jié)果如下:
　　(1)1990年松嫩平原西部土壤有機(jī)碳含量

4、分布特征及其影響因素相關(guān)性:大致呈現(xiàn)出自中部的大安市向南部逐漸減小趨勢，向北部逐漸增加的趨勢。西北部的龍江縣和齊齊哈爾市含量最高，其含量為43.11-74.59g kg-1;東南部長嶺縣含量最低，含量為0.92-4.52g kg-1。1990年土壤有機(jī)碳含量同容重值呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(p＜0.01)，二者的負(fù)相關(guān)趨勢在齊齊哈爾市和肇源縣以外的縣市表現(xiàn)得最為顯著;土壤有機(jī)碳含量與黏粒、粉粒組分呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(p＜0.01)，與砂粒組分

5、呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(p＜0.01);有機(jī)碳含量與年平均氣溫呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(p＜0.01)，表明溫度越高有機(jī)碳含量越少。
　　(2)2015年松嫩平原西部土壤有機(jī)碳含量分布特征及其影響因素相關(guān)性:大致呈現(xiàn)出自中部的鎮(zhèn)賚縣、大安市和乾安縣向西南部和東南部逐漸減小的趨勢，而向西北部呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢。西北部的龍江縣含量最高，其含量為39.94-71.79gkg-1;西南部通榆縣含量最低，含量為2.3-3.7g kg-1。土壤有機(jī)碳含

6、量同pH值呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(p＜0.01)。通過對比分析北部的pH值為中性和酸性的泰來縣、杜蒙縣、齊齊哈爾市和龍江縣的SOC和pH值的變化趨勢，SOC和pH值呈現(xiàn)出正相關(guān)的趨勢，說明酸性土壤環(huán)境能使土壤微生物活性減弱，降低其分解、運(yùn)移土壤有機(jī)質(zhì)及營養(yǎng)元素的能力，從而使土壤有機(jī)碳周轉(zhuǎn)下降，有利于SOC的積累;同容重值呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(p＜0.01);粉粒和砂粒組分同SOC相關(guān)性顯著，其中粉粒組分呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(p＜0.01)，砂粒

7、組分呈極顯著負(fù)相關(guān)(p＜0.01);與銨態(tài)氮和硝態(tài)氮均具有極顯著正相關(guān)關(guān)系(p＜0.01);有機(jī)碳含量與年平均氣溫(T)和年均降水量(P)呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(p＜0.01)，表明溫度越高有機(jī)碳含量越少;降水量越多有機(jī)碳含量越少，有機(jī)碳易流失，但相比于年均溫與有機(jī)碳的相關(guān)系數(shù)年均降水量的較小，表明松嫩平原西部年均溫對有機(jī)碳的影響大于年均降水量。
　　(3)運(yùn)用主成份分析法和GWR模型對土壤有機(jī)碳的影響因素進(jìn)行分析，結(jié)果表明0.05-

8、2mm砂粒、T、施肥量是其主要影響因子。對有機(jī)碳含量進(jìn)行了空間自相關(guān)檢驗(yàn)，2015年與1990年Moran'sⅠ系數(shù)值相比呈現(xiàn)增加的趨勢，這一結(jié)果說明土壤有機(jī)碳含量的空間自相關(guān)性加強(qiáng)。土壤有機(jī)碳含量的空間相關(guān)性變強(qiáng)有利于模型的構(gòu)建。并對GWR模型進(jìn)行了檢驗(yàn)，證明了其可行性與優(yōu)勢。
　　(4)根據(jù)GWR模型結(jié)果輸出圖分析得出，砂粒含量與有機(jī)碳含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。1990年大致是從西南部向東北部和西北部影響程度逐漸增強(qiáng)，2015年黏粒含

9、量影響程度則是從東南部向西北部逐漸減弱;年平均氣溫的影響程度主要呈現(xiàn)出從南部向北部增加的趨勢并與有機(jī)碳含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，這也是龍江縣和齊齊哈爾市有機(jī)碳含量較高的原因之一;1990年與2015年施肥量的影響程度變化相似，主要都表現(xiàn)為由東南向西北遞減的趨勢，施肥量與有機(jī)碳含量呈正相關(guān)關(guān)系;通過運(yùn)用GWR模型對松嫩平原西部耕作土壤有機(jī)碳影響因素的時(shí)空變化分析，得出GWR模型能夠很好的估計(jì)松嫩平原西部耕作土壤有機(jī)碳含量變化影響因素的區(qū)域特征