土壤碳庫作為陸地生態(tài)系統(tǒng)最大的碳庫,土壤有機碳(Soil Organic Carbon,SOC)的微小變化對溫室效應(yīng)和全球氣候變化具有重要作用。由于其容易受自然環(huán)境變化和人為活動干擾的影響,具有較強的空間異質(zhì)性等特點,如何考慮其空間變異的影響因素并準(zhǔn)確估算SOC儲量是當(dāng)前應(yīng)對全球氣候變化研究的重要議題之一,同時,SOC也是評價土地質(zhì)量的重要指標(biāo)之一,其含量直接影響到土壤生態(tài)系統(tǒng)功能和可持續(xù)利用能力。特別是在農(nóng)業(yè)污染控制、農(nóng)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展、國家糧食安全、全球碳循環(huán)模擬等研究領(lǐng)域,SOC研究業(yè)已成為重要基礎(chǔ)條件。因此,深入研究SOC空間變異影響因素,準(zhǔn)確掌握SOC的空間變異特性和分布特征是準(zhǔn)確估算SOC儲量的重要前提,此外,進一步探討SOC與環(huán)境因子的關(guān)系,SOC在不同環(huán)境影響因素的驅(qū)動下其空間分布格局以及制圖研究不僅對深化農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)土壤碳循環(huán)研究提供理論依據(jù),而且對提高耕地質(zhì)量具有重要現(xiàn)實意義。本研究以江西省環(huán)鄱陽湖區(qū)11個縣(區(qū))為研究區(qū),基于2010年江西省農(nóng)業(yè)測土配方項目采樣點數(shù)據(jù),并結(jié)合遙感影像數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)等。首先將采樣數(shù)據(jù)在ArcGIS10.1地統(tǒng)計分析模塊中生成數(shù)據(jù)子集,總數(shù)據(jù)為2973個,隨機均勻抽取80%的樣點作為建模數(shù)據(jù)集(建模集,2378),20%的數(shù)據(jù)作為驗證子集(驗證集,595),利用Spass19.0統(tǒng)計軟件將SOC的相關(guān)環(huán)境變量進行相關(guān)性分析和顯著性分析,采用逐步回歸的方法建立最優(yōu)線性模型,最后剩下坡度、坡向、年均溫度、年均降水和植被覆蓋度五個最優(yōu)線性模型因子。通過GWR4.0軟件對上述五個變量建立與因變量SOC的地理加權(quán)回歸(Geographically Weighted Regression,GWR)模型,得出各影響因子系數(shù)空間分布格局,并針對SOC影響因子在不同區(qū)域分布狀況提出了改善土地質(zhì)量的相關(guān)建議。最后利用GS~+9.0建模分析軟件,結(jié)合克里格插值方法進行SOC制圖研究,同時綜合比較了地理加權(quán)回歸克里格方法(Geographically Weighted Regression Kriging,GWRK)與普通回歸克里格(Ordinary Return Kriging,RK)方法在預(yù)測SOC空間分布結(jié)果之間存在的差異。本研究主要結(jié)果和結(jié)論如下:(1)從選取的SOC的影響因素合理性來看,根據(jù)影響因子相關(guān)性檢驗結(jié)果,本文所選取的地形因素、植被因素、氣象因素等9個影響因子均與SOC具有相關(guān)性(P0.01);但在后續(xù)建模研究中,通過逐步回歸的方法建立最優(yōu)線性模型,最后得出坡度、坡向、年均溫度、年均降水和植被覆蓋度五個因子為最優(yōu)線性建模因子,并用于論文中地理加權(quán)回歸以及回歸克里格方法的建模因子進行深入研究。(2)根據(jù)GWR建模結(jié)果,在SOC各影響因素中,坡向、年均降水以及年均溫度因素與SOC呈正相關(guān)關(guān)系,即坡向每變化1°,SOC增加0.001 g/kg;年均降水每增加1mm,年均氣溫每升高1℃,分別對應(yīng)的SOC含量則增長0.012 g/kg和0.532 g/kg。坡度與植被覆蓋度與SOC含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,其中坡度每增加1°,SOC則相應(yīng)減少0.125g/kg;植被覆蓋度每增加1個單位,SOC含量對應(yīng)減少0.104g/kg。在影響因素系數(shù)空間分布特征上,各影響因子與SOC的關(guān)系在空間上呈現(xiàn)出正負(fù)效應(yīng)和因子結(jié)合的顯著差異,須因地制宜地采取針對性措施來有效改善土地質(zhì)量狀況。(3)SOC空間變異特征:本研究建模數(shù)據(jù)中2378個采樣點SOC值的變化范圍為5.220~33.930 g/kg,平均值為17.549g/kg,標(biāo)準(zhǔn)差5.864 g/kg,偏度和峰度分別為0.224和-0.855,經(jīng)K-S檢驗,SOC數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布。變異系數(shù)為33.42%,屬于中等變異。通過不同方法建模預(yù)測SOC空間變異特征,GWRK法得到的SOC含量變化范圍為6.35~31.93g/kg,并接近采樣點的實測值。SOC呈現(xiàn)出“西北低,東部及南部高”的空間變異特征,高值區(qū)與低值區(qū)交錯分布,也體現(xiàn)了SOC隨自然和人為因素變化的細節(jié)信息;RK方法得到的SOC含量變化范圍在5.40~29.01 g/kg,總體空間變異特征與GWRK的結(jié)果相似,但RK方法預(yù)測的結(jié)果較為平滑,與SOC空間變異實際狀況還存在一定差異。(4)制圖模型的比較及驗證結(jié)果:GWR模型與RK模型相比,其擬合效果顯著提高,GWR的擬合優(yōu)度R~2(0.50)明顯高于RK中的R~2(0.20)。在模型精度評價中,GWRK方法的平均絕對誤差(MAE)為3.63,低于RK方法的平均絕對誤差4.40;同時,GWRK方法的均方根誤差(RMSE)為4.58,相較于RK方法的均方根誤差5.35也較小,通過GWRK方法得出的預(yù)測結(jié)果也較為接近SOC采樣實際值。因此,利用GWR模型進行SOC空間制圖研究更具優(yōu)勢。
【學(xué)位單位】：江西財經(jīng)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S153.6;F224
【部分圖文】：

研究總體技術(shù)路線圖

3 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)處 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)處理.1 研究區(qū)概況本研究選擇環(huán)鄱陽湖區(qū)（115°22′82″E—117°5′52″E，28°9′26″N—29°51′17″N昌、新建、進賢、九江、湖口、德安、星子、永修、都昌、鄱陽、余干 11 個縣作為研究區(qū)(圖 3-1)[86]。研究區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)性氣候，仲夏時節(jié)高溫多雨，時節(jié)干冷少雨；年平均氣溫 17.3℃，年平均降水 1620mm，降水量年際變化大集中在夏季；土壤類型地帶性分異從北向南依次可大致分為黃褐土、紅壤、土；植被屬亞熱帶常綠闊葉林帶。研究區(qū)內(nèi)大部分地區(qū)處于平原或丘陵地貌勢低平，鄱陽湖湖區(qū)核心地帶常年處于積水狀態(tài)。該區(qū)域是我國重要的糧食基地，而且鄱陽湖濕地也被譽為中國第一大淡水湖生態(tài)濕地[87]，對調(diào)洪蓄水解污染、保持生態(tài)平衡等方面有著重要的保障作用。

環(huán)鄱陽湖區(qū)農(nóng)田土壤有機碳空間變異特征及其影響因素研究高”的分布特征。湖區(qū)周邊及南部大部分地區(qū)植被覆蓋度較低的原因可能有：遙感影像下載的時間為 2010 年 1-3 月份，此時屬于休耕季節(jié)，農(nóng)作物種植較少；另一方面的原因可能是南部大部分為經(jīng)濟發(fā)展迅速的城市地區(qū)，經(jīng)濟發(fā)展推動的城市擴張增加了建設(shè)用地需求，使得城市周邊原有植被覆蓋較多的自然保留地或者是農(nóng)用地逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地[93]。研究區(qū)內(nèi)北部及四周山地區(qū)擁有大量的林地分布，城市擴張活動受地形限制較大，故其植被覆蓋度相對較高。
【參考文獻】

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1 周銀;劉麗雅;盧艷麗;馬自強;夏芳;史舟;;星地多源數(shù)據(jù)的區(qū)域土壤有機質(zhì)數(shù)字制圖[J];遙感學(xué)報;2015年06期

2 楊順華;張海濤;郭龍;任艷;;基于回歸和地理加權(quán)回歸Kriging的土壤有機質(zhì)空間插值[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報;2015年06期

3 吳才武;夏建新;段崢嶸;;土壤有機質(zhì)預(yù)測性制圖方法研究進展[J];土壤通報;2015年01期

4 王苑;宋新山;王君;嚴(yán)登華;王宇暉;周斌;;干濕交替對土壤碳庫和有機碳礦化的影響[J];土壤學(xué)報;2014年02期

5 李洪義;何方義;李芳顥;于少康;吳次芳;;鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)用地擴張驅(qū)動力研究[J];國土資源科技管理;2014年01期

6 翁伯琦;鄭祥洲;丁洪;王煌平;;植被恢復(fù)對土壤碳氮循環(huán)的影響研究進展[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報;2013年12期

7 王新源;趙學(xué)勇;李玉霖;連杰;曲浩;岳祥飛;;環(huán)境因素對干旱半干旱區(qū)凋落物分解的影響研究進展[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報;2013年11期

8 孔東升;張灝;;張掖黑河濕地國家級自然保護區(qū)固碳價值評估[J];濕地科學(xué);2014年01期

9 秦紀(jì)洪;王琴;孫輝;;川西亞高山-高山土壤表層有機碳及活性組分沿海拔梯度的變化[J];生態(tài)學(xué)報;2013年18期

10 王文欣;莊義琳;莊家堯;呂曉寧;吳胡強;;不同降雨強度下坡地覆蓋對土壤有機碳流失的影響[J];水土保持學(xué)報;2013年04期

本文編號：2847203