喀斯特小流域土壤有机碳空间分布及影响因素研究

发布时间：2020-11-13 02:11

　　 喀斯特土壤有机碳在全球碳循环中发挥着重要的作用,但因喀斯特地区特殊的地质背景和复杂的地形地貌特征,土壤表现出高度的空间异质性,土壤有机碳研究远比其他地区困难。后寨河流域属高原型喀斯特小流域,地形破碎,地貌复杂,土壤空间分布复杂,土壤有机碳研究难度大。在流域内基于150m×150m网格法挖掘土壤剖面,分层采集土壤样品,同时调查背景信息,结合室内分析和GIS技术,系统研究了流域内土壤有机碳的空间分布特征及影响因素,并应用相关分析和主成分分析方法探讨影响流域土壤有机碳含量的主导因素。对促进流域土壤资源的开发与合理利用及喀斯特生态系统恢复与重建具有重要的理论和现实意义。主要结论如下:1、流域土壤有机碳空间分布特征(1)流域内土壤有机碳表现出含量高、变异性强、密度小的特征。表层土壤有机碳平均含量为25.07g·kg-1,变幅为1.61g·kg-1~119.11g·kg-1;剖面土壤有机碳平均含量为20.71g·kg-1,变幅为1.35~119.11g·kg-1。各土层土壤有机碳含量变异系数变幅为52.68~75.28%,呈中等强度变异,具有高度变异性。流域土壤有机碳含量处于相当高的水平,91.7%的样点表层土壤有机碳含量高于11.6g·kg-1。而土壤有机碳密度较小,剖面土壤平均有机碳密度为102.05tC·hm-2,低于全国平均水平105.30t C·hm-2。(2)流域内土壤有机碳含量呈破碎斑块状分布格局,由上游向下游递减,东南部高于西北部,基本与流域起伏多变的地形特征相吻合。随土层加深斑块破碎化程度加剧。各土层土壤有机碳密度空间分布特征基本与有机碳含量分布特征一致,但剖面土壤有机碳密度分布倾向均匀化,高值区破碎,呈零星分布,除少数明显低值区外,斑块破碎严重,高值区与低值区交错分布。(3)流域内土壤有机碳平均含量和密度随土层加深减少,表聚性明显。0~40cm土层内随土层加深减少较快,40cm以下减少幅度变小并趋于稳定,0~5cm土层土壤有机碳含量最高,为29.28g·kg-1,0~10cm土层土壤有机碳密度最大,为29.57tC·hm-2,0~50cm土层有机碳密度对全剖面的贡献率达69.97%,上层土壤是有机碳的主要储存空间。2、流域土壤有机碳影响因素:土壤有机碳含量和密度受土壤发生相关因子、地形因子、环境及人为因子影响。(1)土壤发生相关因子不同母质发育土壤有机碳含量大小顺序为石灰岩和白云岩发育土壤泥灰岩发育土壤第四纪黄粘土和砂页岩发育土壤;剖面土壤有机碳密度变幅为97.21~111.01tc·hm-2,大小顺序为:泥灰岩发育土壤砂页岩发育土壤第四纪黄粘土发育土壤白云岩发育土壤石灰岩发育土壤;石灰土土壤有机碳含量较高,水稻土次之,黄壤最低,不同土属剖面土壤有机碳密度变幅为74.60~140.62tc·hm-2,大小顺序为:813551821531552511553351554。土壤有机碳含量总体随土层厚度和容重增加而减少,随岩石裸露率增大而增大。土层越浅薄,土壤容重越小,岩石裸露率越高,土壤有机碳含量越高,石砾含量对土壤有机碳含量的影响较复杂。剖面土壤有机碳密度总体随土壤容重和土层厚度增大而增大,随石砾含量增加而减小,岩石裸露率对土壤有机碳密度的影响较为复杂。(2)地形因子地势较高处土壤有机碳含量高,地势低洼处含量低,不同坡位土壤有机碳含量上坡坡顶中坡下坡坡脚洼地。不同坡位剖面土壤有机碳密度变幅为82.57~112.29tc·hm-2,大小顺序为:洼地坡脚中坡坡顶下坡上坡;不同坡向土壤有机碳含量大小顺序为:南坡北坡西坡东坡无坡向,剖面土壤有机碳密度变幅为90.95~109.85tc·hm-2,大小顺序为:无坡向北坡东坡西坡南坡。土壤有机碳含量及表层土壤有机碳密度基本随坡度和海拔增大而增加。剖面土壤有机碳密度随坡度增大减小。不同海拔等级区剖面土壤有机碳密度差异不显著。(3)环境及人为因素林地土壤有机碳含量高于灌草地,混交林高于纯林。不同植被土壤有机碳含量大小顺序为:常绿落叶阔叶混交林稀疏灌木林针阔混交林常绿针叶林落叶阔叶林常绿阔叶林灌草地。不同植被剖面土壤有机碳密度差异不显著。不同小生境土壤有机碳含量大小顺序为:石土面石坑石沟石槽土面,剖面土壤有机碳密度差异不显著。不同土地利用类型土壤有机碳含量大小顺序为:有林地灌木林地未利用地旱地水田。剖面土壤有机碳密度变幅为86.71~123.07tc·hm-2,大小顺序为:水田旱地未利用地有林地灌木林地。3、土壤有机碳主导影响因素:(1)剖面土壤有机碳含量与坡度、海拔、岩石裸露率极显著正相关,与土层厚度极显著负相关,与容重显著负相关;剖面土壤有机碳密度与容重和土层厚度极显著正相关,与石砾含量极显著负相关。(2)主成分分析结果表明,地形因子(坡度、坡向、坡位、坡长)是影响后寨河流域土壤有机碳的主导因子,必须高度重视。土壤发生相关因子(容重、土壤类型、母岩和土层厚度)是次要因子,不容忽视。植被因子是第三主成分,应予以考虑。
【学位单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：S153.6
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 文献综述
    1.1 土壤有机碳空间分布
        1.1.1 全球-区域土壤有机碳空间分布
        1.1.2 中国土壤有机碳分布研究
        1.1.3 土壤有机碳的垂直分布
    1.2 土壤有机碳分布特征影响因素
        1.2.1 成土母质
        1.2.2 土壤类型
        1.2.3 植被
        1.2.4 地形
        1.2.5 土地利用方式
    1.3 喀斯特土壤空间异质性及其有机碳研究
    1.4 存在问题及发展趋势
        1.4.1 存在问题
        1.4.2 发展趋势
    1.5 研究目的意义
第2章 研究内容与方法
    2.1 研究的主要内容
    2.2 研究区概况
    2.3 研究方案
        2.3.1 野外样品采集
        2.3.2 室内测定与分析
        2.3.3 统计分析
    2.4 技术路线
第3章 流域土壤有机碳空间分布特征
    3.1 土壤有机碳水平分布特征
        3.1.1 土壤有机碳含量水平分布特征
        3.1.2 土壤有机碳密度水平分布特征
    3.2 土壤有机碳垂直分布特征
        3.2.1 土壤有机碳含量垂直分布特征
        3.2.2 土壤有机碳密度垂直分布特征
        3.2.3 土壤有机碳垂直分布主要类型
    3.3 本章小结
第4章 土壤发生相关因子及理化性质对土壤有机碳空间分布的影响
    4.1 母质
        4.1.1 母质对土壤有机碳含量空间分布的影响
        4.1.2 母质对土壤有机碳密度空间分布的影响
    4.2 土壤类型
        4.2.1 土壤类型对土壤有机碳含量空间分布的影响
        4.2.2 土壤类型对土壤有机碳密度空间分布的影响
    4.3 土层厚度
        4.3.1 土层厚度对土壤有机碳含量空间分布的影响
        4.3.2 土层厚度对土壤有机碳密度空间分布的影响
    4.4 土壤容重
        4.4.1 土壤容重对土壤有机碳含量空间分布的影响
        4.4.2 土壤容重对土壤有机碳密度空间分布的影响
    4.5 石砾含量
        4.5.1 石砾含量对土壤有机碳含量空间分布的影响
        4.5.2 石砾含量对土壤有机碳密度空间分布的影响
    4.6 岩石裸露率
        4.6.1 岩石裸露率对土壤有机碳含量空间分布的影响
        4.6.2 岩石裸露率对土壤有机碳密度空间分布的影响
    4.7 本章小结
第5章 地形因子对土壤有机碳空间分布的影响
    5.1 坡位
        5.1.1 坡位对土壤有机碳含量空间分布的影响
        5.1.2 坡位对土壤有机碳密度空间分布的影响
    5.2 坡向
        5.2.1 坡向对土壤有机碳含量空间分布的影响
        5.2.2 坡向对土壤有机碳密度空间分布的影响
    5.3 坡度
        5.3.1 坡度对土壤有机碳含量空间分布的影响
        5.3.2 坡度对土壤有机碳密度空间分布的影响
    5.4 海拔
        5.4.1 海拔对土壤有机碳含量空间分布的影响
        5.4.2 海拔对土壤有机碳密度空间分布的影响
    5.5 本章小结
第6章 环境及人为因素对土壤有机碳空间分布的影响
    6.1 植被
        6.1.1 植被对土壤有机碳含量空间分布的影响
        6.1.2 植被对土壤有机碳密度空间分布的影响
    6.2 小生境
        6.2.1 小生境对土壤有机碳含量空间分布的影响
        6.2.2 小生境对土壤有机碳密度空间分布的影响
    6.3 土地利用方式
        6.3.1 土地利用方式对土壤有机碳含量空间分布的影响
        6.3.2 土地利用方式对土壤有机碳密度空间分布的影响
    6.4 本章小结
第7章 土壤有机碳主导影响因素分析
    7.1 土壤有机碳影响因素相关和回归分析
    7.2 土壤有机碳含量影响因素主成分分析
    7.3 本章小结
第8章 讨论
第9章 结论与建议
    9.1 结论
    9.2 展望
致谢
参考文献
附录

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本文编号：2881574