结合环境信息和剖面立体特征的土壤有机碳密度空间模拟

发布时间：2021-10-30 19:07

　　土壤有机碳的储量分布和动态变化对评价土地质量、生态环境、土壤物质循环和全球气候变化的影响中扮演着重要的作用。精细化土壤有机碳密度模拟和计算对评估区域化土壤有机碳储量和理解生态系统碳循环至关重要。然而,对于不同尺度的土壤有机碳密度空间模拟的建模方法并无系统对比;对于不同剖面深度之间的关系、垂直分布特征,深度函数的优劣以及对环境信息的影响有待研究;在对数比数据转换方法、单形几何空间和成分数据分析的引入是否能够提高预测精度方面,在国内外研究较少。因此,本研究结合以上问题对土壤有机碳密度空间模拟进行研究,选取东北地区三江平原作为研究区,在数据方面,采用土壤有机碳密度实测数据,对该区域的不同剖面深度土壤有机碳密度进行描述性统计分析、水平和垂直分布特征研究;在深度函数方面,使用指数深度函数和样条深度函数,建立结合剖面深度的土壤有机碳密度曲线并进行类型划分,以及不同环境因素对各层的影响;在空间预测模型方面,选取广义线性模型（GLM）和随机森林模型（RF）,对土壤有机碳密度进行精度验证、空间模拟、不确定性分析、以及储量的预测、统计和对比。基于成分数据分析的等距对数比数据转换方法和结合土地利用类型方法,... 

【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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技术路线

中国地质大学（北京）硕士学位论文13图2-1三江平原的（a）范围和在中国的地理位置、（b）海拔高度和采样点、（c）土地利用类型和（d）土壤类型的空间分布2.1.2土壤有机碳密度数据以土地利用类型和土壤类型矢量数据为参考，并结合研究区道路图，兼顾典型性、均匀性、可到达性和经济性，考虑代表性等原则，进行土壤剖面野外采样方案设计，并将计划采样点落在矢量图上，为野外采样提供指导。依据以上采样设计方案，利用GPS的定位功能进行采样点的确定，共取得414个土壤采样点（图2-1b）。对每个采样点使用环刀（100cm3）分别采集表层（0-30cm），中层（30-60cm）和底层（60-100cm）三层剖面深度的土壤样品A，采集不同剖面各土壤层土壤，混合后采用四分法获取土壤样品B，记录相关信息分别用于土壤容重和土壤有机碳含量的测定。将土壤样品A风干后，在105oC条件下烘干至恒

中国地质大学（北京）硕士学位论文21SOCDP6026.029.430.3625.555.1965.020.591.010.22SOCDP10024.819.430.3824.793.2364.650.581.290.233.2土壤有机碳密度垂直和水平分异特征3.2.1土壤有机碳密度的垂直分异在结合分类环境变量的土壤有机碳密度垂直分布中，使用原始数据可更好的展现出各层、各类型之间的分异效果。如图3-1所示，在均值-标准误差图中，土壤有机碳密度在不同土地利用和土壤类型的分布不相同，例如在不同的土地利用类型中（图3-1a），湿地类型的SOCD在表层和中层均最大，而在表层中SOCD随不同土地利用类型从大到小的顺序为：湿地>林地>草地>水田>旱地。而在中层则展现出不同的排列顺序，其从大到小为：湿地>林地>水田>旱地>草地，即草地在中层的土壤有机碳降低较为明显，其他类型保持一致。在底层中，土壤有机碳随不同土地利用类型差异并不明显，总体为：林地>湿地>草地>旱地>水田。对于结合不同土壤类型的土壤有机碳密度垂直分布（图3-1b），表层差异较为明显，其均值从大到小为：沼泽土>暗棕壤>草甸土>白浆土>黑土>水稻土，与中层相同。底层分异不明显，其顺序为：暗棕壤>沼泽土>草甸土>白浆土>黑土>水稻土。出现这种结果的原因是底层的数值较小，其各类土地利用（土壤类型）均值和标准误差不能较好区分，或是类似于地表的土地利用类型（土壤类型）等环境变量对深层的土壤有机碳密度影响较校图3-1不同（a）土地利用类型和（b）土壤类型下土壤有机碳密度的垂直分布随着深度增加，本应体现出有机碳密度数值递减的规律在某些土地利用类型（土壤类型）中并不适用。例如在土地利用类型的林地和草地中，两者的中层土

【参考文献】：
期刊论文
[1]土地利用方式和地形对半干旱区土壤有机碳含量的影响[J]. 李龙,秦富仓,姜丽娜,姚雪玲,王晓军.  土壤. 2019(02)
[2]青海省森林土壤有机碳氮储量及其垂直分布特征[J]. 王艳丽,字洪标,程瑞希,唐立涛,所尔阿芝,罗雪萍,李洁,王长庭.  生态学报. 2019(11)
[3]湖北省土壤有机碳垂直分布及储量估算[J]. 薄会娟,董晓华,郭梁锋,万浩,陈亮,吴永红,唐次来.  环境科学与技术. 2018(12)
[4]广西猫儿山水青冈林土壤剖面有机碳垂直分布特征及影响因素[J]. 王会利,王绍能,宋贤冲,秦丽玲,唐林峰,叶建平,曹继钊,邓小军.  中南林业科技大学学报. 2018(11)
[5]深圳市森林土壤主要类型有机碳分布特征[J]. 文伟,彭友贵,谭一凡,史正军.  西南林业大学学报(自然科学). 2018(06)
[6]川西贡嘎山不同森林生态系统土壤有机碳垂直分布与组成特征[J]. 郭璐璐,李安迪,商宏莉,孙守琴.  中国农业气象. 2018(10)
[7]北京市平原区土壤有机碳垂直分布特征[J]. 胡莹洁,孔祥斌,姚静韬.  生态学报. 2019(02)
[8]天山北坡中段土壤有机碳含量的空间分异[J]. 胡正超,阿布都克热木江·杂依提,杨晓东,刘宗会,宋瑞宇,张涛,许仲林,阿不都克依木·阿布力孜.  安徽农业科学. 2018(24)
[9]黄河湿地包头段不同地被类型对土壤有机碳的影响[J]. 杨文焕,王铭浩,李卫平,樊爱萍,苗春林,于玲红.  生态环境学报. 2018(06)
[10]成都平原区水稻土有机碳剖面分布特征及影响因素[J]. 李珊,李启权,王昌全,张浩,肖怡,唐嘉玲,代天飞,李一丁.  环境科学. 2018(07)

博士论文
[1]西藏土壤有机碳数字制图与环境影响因子多尺度研究[D]. 周银.浙江大学 2018



本文编号：3467266