川中丘陵区县域土壤有机碳空间变化模拟方法研究

发布时间：2020-07-21 07:16

【摘要】：土壤有机碳(SOC)含量和动态变化直接影响着土壤质量和全球碳循环,准确地获取区域SOC动态变化信息及准确模拟预测区域SOC的空间分布广受关注和探讨。本研究以1981年第二次土壤普查中的214个典型土壤剖面数据和2012年实地采集测定的555个土样数据为基础,运用方差分析和回归分析方法,量化分析了近30年来不同成土因素对川中丘陵县域尺度上SOC空间演变格局的作用及影响程度；并在此基础上结合空间数据的性质,借助GS+、MATLAB和ArcGIS9.3软件平台,采用多元线性回归模型(MLR)、神经网络模型(RBF)、高精度曲面模型(HASM)等多种方法构建融合多种环境因素的空间变化模拟预测方法,主要构建了LU-RBF-HASM土壤有机碳空间变化高精度模拟预测模型。得出结论如下：(1)1981年和2012年表层土壤SOC平均含量分别为6.41 g.kg-1、13.46 g.kg-1,30年间SOC含量上升109.98%；其变异系数分别为72.59%、48.87%,呈下降趋势。(2)近30年来,SOC空间变异由受结构性因素和随机性因素共同影响变为更倾向于受到随机性因素的影响。土壤类型、土地利用方式、地形因子、植被盖度对SOC空间演变均有极显著影响(P0.001)。其中土地利用方式对研究区SOC空间变异的影响增加(43.9%-48.6%)而土壤类型的影响有所下降(42.1%-38.0%),地形因子的影响下降(19.7%～18.0%)而植被盖度的贡献率上升(5.3%-10.0%)；土地利用方式已成为影响该区SOC空间变异的主导因素。(3)构建的LU-RBF-HASM模型兼顾空间非平稳性和非线性关系,相较于OK、LU-HASM、LU-MLR-HASM法,LU-RBF-HASM模型各项误差降低6.39%～36.47%,模拟预测精度最高,实现了该区SOC空间变化的高精度模拟预测。(4)从模拟结果图来看,大部分区域SOC含量均有增加,尤其是低山区和深丘区；LU-RBF-HASM模型能较好地刻画SOC空间变化的空间格局尤其是细节信息,使模拟预测结果更符合实际情况。综上所述,本研究所构建的LU-RBF-HASM模型实现了川中丘陵地区较高精度的SOC空间变化信息的表达,也为SOC储量变化的精准估算和区域土壤性质的空间变化研究提供了一种思路参考。
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S153.6
【图文】：

研究区基本信息1~tg.2Basicgeographicinformationofstudyarea

±壤普查数据有全面、统一、规范的技术规程，资料详实，采样时间集中，参考价值逡逑较高。这些典型王壤剖面数据资料记录在《仁寿±壤》等相关地方性资料中，经整理逡逑共获得２１４个止壤样点的数据（图３ａ）。每一个样点都较详细地记录了该王壤剖面的逡逑采样地点、成±母质、止壤类型、地形特征、王地利用方式＾及±壤理化性质等信息。逡逑２０１２邋±壤样点数据，根据１９８１年±壤剖面样点分布和研巧区的实际情况，采用逡逑２ｘ２ｋｍ２网格法布设样点，在考虑样点代表性与空间分布巧匀性的基础上，结合研充逡逑区成±母质、王壤类型巧王地利用方式等资料进行实地调整，于２０１２年１１－１２月在逡逑全县采集表层（０？２０邋ｃｍ）止壤样点５５８个（图３ｂ）。每一采样点周围５ｍ范围内取４逡逑个点，混合后Ｌ义四分法取样。采样的同时利用ＧＰＳ定位并记录每个采样点的地理坐逡逑标、海拔、成±母质、±地利用方式、王壤类型、种植制度和施肥状况等地表环境信逡逑息。±壤样品在室内自然风干后，研磨过筛，采用重络酸钟法测定ＳＯＣ含量（鲁如逡逑坤，２０００），测定时每个样品设置两组平行，Ｗ确保数据准确性。逡逑参，NB逡逑‘翻善翊逡逑巧’逦■＾巧？逦５邋Ｉ0｜ｋｍ逡逑ａ．邋１９R%年样点分布逦ｂ．邋２０１２年祥点分布逡逑图３研究区止壤样点空间分布逡逑Ｆｉｇ．邋３邋

巧区巧８１年和２（Ｈ２年ＳＯＣ均符合指数模型，其决定系数Ｒ２为分别为０．７６ＣＫ０NB邋１９，逡逑残差输出小，拟合效果较好。基台值分别为０．５６０、化２２５，表明在当前采样密度下存逡逑在着由实验误差、采样误差、采样间距变异及耕作施肥等随机因素共同引起的变异。逡逑块金效应分别为５０．０％、６６．７％，按照区域化变量空间相关性程度的分级标准，均属逡逑于中等程度的空间变异，表明ＳＯＣ受到结构性因素和随机性因素共同影响，２０１２年逡逑更倾向于受随机性因素影响。从步长距离来看，１９８１年和２０１２年ＳＯＣ的变程分别逡逑为９．０邋ｋｍ、８．０邋ｋｍ，空间自相关范围减小。逡逑表２邋±壤有机碳半方差巧合函数及其参数逡逑Ｔａｂｌｅ邋２邋Ｔｈｅ邋出ｅｏｒｅｔｉｃａｌ邋ｓｅ讯ｉｖａｒｉｏｇｒａｍ邋ｍｏｄｅｌｓ邋ｆｏｒ邋ＳＯＣ邋ｃｏｍｅｎｔｓ邋ａｎｄ邋ｔｈｅｉｒ邋ｐａｒａｍｅｔｅｒ邋ｖａｌｕ巧逡逑年代逦拟合模型逦块金值逦基台值逦块金效应逦变程（ｋｍ）逦决定系数１９８１邋年逦指数模型逦０．２８０逦０．５６０逦０．５００逦９．０逦０．７６０逦２．２０１２邋年逦指数模型逦０＾逦＾逦０．８１９逦１．

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本文编号：2764075