本文關(guān)鍵詞：制圖尺度和土壤數(shù)據(jù)源對(duì)旱地土壤有機(jī)碳模擬的影響

  更多相關(guān)文章： 土壤有機(jī)碳 DNDC模型 土壤數(shù)據(jù)源 制圖比例尺 蘇北旱地

【摘要】：二氧化碳(C02)是大氣中主要的溫室氣體,其濃度升高引起的全球變暖對(duì)當(dāng)今全球環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)等產(chǎn)生著巨大影響,它不僅關(guān)系到各國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源安全,而且將深刻影響著人類(lèi)未來(lái)的生存和發(fā)展。我國(guó)旱地土壤占農(nóng)田土壤總面積的70%以上,且土壤有機(jī)碳含量總體較低,如采取合理的農(nóng)業(yè)管理措施未來(lái)我國(guó)旱地土壤有很大的“增匯”空間,而準(zhǔn)確估算土壤有機(jī)碳動(dòng)態(tài)變化是實(shí)行農(nóng)業(yè)固碳措施的基礎(chǔ)。基于此,本研究以模擬生物地球化學(xué)過(guò)程較為成熟的DNDC模型為例,選擇基本上為旱地的江蘇北部29個(gè)縣(市)(簡(jiǎn)稱(chēng)“蘇北地區(qū)”)作為研究區(qū),分別用模型常用的“圖斑單元法”和“縣級(jí)單元法”模擬該地區(qū)390多萬(wàn)hm2早地在《縣級(jí)土種志》、《地級(jí)市土種志》、《省級(jí)土種志》和《中國(guó)土種志》4種數(shù)據(jù)源記錄土壤剖面資料分別建立的1：5萬(wàn)、1：25萬(wàn)、1：50萬(wàn)、1：100萬(wàn)、1：400萬(wàn)和1：1000萬(wàn)6種制圖比例尺1980-2009年的土壤有機(jī)碳演變,并將不同數(shù)據(jù)源、制圖尺度和模擬方法下的模擬結(jié)果與數(shù)據(jù)最詳盡的《縣級(jí)土種志》1：5萬(wàn)數(shù)據(jù)庫(kù)“圖斑單元法”模擬值進(jìn)行比較,分析同種數(shù)據(jù)源不同制圖尺度、同種制圖尺度不同數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)庫(kù)采用“圖斑單元法”和“縣級(jí)單元法”的模擬誤差,嘗試從區(qū)域角度評(píng)價(jià)不同土壤數(shù)據(jù)源、制圖尺度和模擬方法下模型的適應(yīng)性,定量化模擬誤差,研究結(jié)果可為江蘇北部地區(qū)和我國(guó)旱地有機(jī)碳模擬中選擇適宜的土壤數(shù)據(jù)源、制圖尺度和模擬方法提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)論如下：(1)在土壤數(shù)據(jù)最詳盡的《縣級(jí)土種志》1：5萬(wàn)數(shù)據(jù)庫(kù)“圖斑單元法”下蘇北早地1980～2009年土壤(0-50 cm)有機(jī)碳密度呈現(xiàn)增大趨勢(shì),從1980的26.47 Mg C hm-2上升到了2009年的35.15Mg Chm-2,30年間土壤有機(jī)碳密度共增加了8.68 Mg Chm-2,年平均增加速率為0.29 Mg C hm-2�？傮w來(lái)看,蘇北早地近30年來(lái)呈現(xiàn)強(qiáng)烈的“碳匯”狀態(tài)。(2)在“圖斑單元法”下,蘇北早地土壤有機(jī)碳的演變模擬受土壤數(shù)據(jù)源和制圖尺度影響很大。不同數(shù)據(jù)源下各個(gè)制圖尺度年均SOCD(土壤有機(jī)碳密度)和SOCS(土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量)與數(shù)據(jù)最詳細(xì)的《縣級(jí)土種志》1：5萬(wàn)尺度“圖斑單元法”相對(duì)偏差分別介于0.5%～-18.8%和0.4%～18.1%。其中,從不同土壤數(shù)據(jù)源同種制圖尺度來(lái)看,《縣級(jí)土種志》和《地級(jí)市土種志》中由于記錄了大量的土壤剖面資料,這兩個(gè)數(shù)據(jù)源下同種制圖尺度的年均SOCD和SOCS與《縣級(jí)土種志》1：5萬(wàn)尺度的相對(duì)偏差比較小,分別介于0.5%～6.3%和0.4%～8.6%之間；而《省級(jí)土種志》和《中國(guó)土種志》中由于記錄了較少的土壤剖面數(shù)據(jù),這兩種數(shù)據(jù)源下同種制圖尺度的年均SOCD和SOCS與《縣級(jí)土種志》1：5萬(wàn)尺度相對(duì)偏差比較大,分別介于6%-19%和5%～18%之間。從同種土壤數(shù)據(jù)源不同制圖尺度來(lái)看,雖然整個(gè)地區(qū)上存在大尺度年均SOCD和SOCS與《縣級(jí)土種志》1：5萬(wàn)尺度的相對(duì)偏差大于小尺度的現(xiàn)象,但從各土類(lèi)和縣(市)來(lái)看,模擬誤差總體上呈現(xiàn)：1：5萬(wàn)1：25萬(wàn)1：50萬(wàn)1：100萬(wàn)1：400萬(wàn)1：1000萬(wàn)的規(guī)律。此外,T檢驗(yàn)表明大部分土壤數(shù)據(jù)源下各個(gè)制圖尺度年均SOCD與數(shù)據(jù)最詳細(xì)的《縣級(jí)土種志》1：5萬(wàn)尺度之間存在極顯著差異(p0.001)。因此,在今后國(guó)家或區(qū)域尺度土壤有機(jī)碳演變模擬中使用詳盡的土壤屬性資料和大比例尺土壤圖是十分必要的。(3)在“縣級(jí)單元法”下,蘇北旱地土壤有機(jī)碳演變模擬受土壤數(shù)據(jù)源和制圖尺度的影響也很明顯。不同土壤數(shù)據(jù)源下各個(gè)制圖尺度年均SOCD和SOCS與數(shù)據(jù)最詳細(xì)的《縣級(jí)土種志》1：5萬(wàn)尺度“圖斑單元法”相對(duì)偏差分別介于3.7%～64.9%和1.0%-66.4%。另外,在不同土壤數(shù)據(jù)源相同制圖尺度下,盡管整個(gè)研究區(qū)上存在剖面數(shù)較少的土壤數(shù)據(jù)源建立的各個(gè)制圖尺度與《縣級(jí)土種志》1：5萬(wàn)尺度“圖斑單元法”相對(duì)偏差小于剖面數(shù)較多的土壤數(shù)據(jù)源建立的各個(gè)制圖尺度的現(xiàn)象,但從年均SOCD和SOCS最大值和最小值范圍包含《縣級(jí)土種志》1：5萬(wàn)尺度“圖斑單元法”相應(yīng)值和年均SOCD空間分布來(lái)看,各尺度的模擬誤差總體呈現(xiàn)出： 《縣級(jí)土種志》《地級(jí)市土種志》《省級(jí)土種志》《中國(guó)土種志》的規(guī)律。在不同制圖尺度同種土壤數(shù)據(jù)源下,盡管整個(gè)區(qū)域上也存在大尺度年均SOCD和SOCS與《縣級(jí)土種志》1：5萬(wàn)尺度“圖斑單元法”的相對(duì)偏差大于小尺度的現(xiàn)象,但從年均SOCD和SOCS最大值和最小值范圍包含《縣級(jí)土種志》1：5萬(wàn)尺度“圖斑單元法”相應(yīng)值和年均SOCD空間分布來(lái)看,各土壤數(shù)據(jù)源建立的制圖尺度模擬誤差總體呈現(xiàn)：1：5萬(wàn)1：25萬(wàn)1：50萬(wàn)1：100萬(wàn)1：400萬(wàn)1：1000萬(wàn)的規(guī)律,這也進(jìn)一步說(shuō)明了詳細(xì)的土壤屬性資料和精度較高的土壤尺度是保證有機(jī)碳準(zhǔn)確模擬的基礎(chǔ)。(4)蘇北早地土壤有機(jī)碳的演變模擬受模擬方法的影響也很大。大多數(shù)《縣級(jí)土種志》、《地級(jí)市土種志》和《省級(jí)土種志》數(shù)據(jù)源建立的各個(gè)制圖尺度“縣級(jí)單元法”下的年均SOCD和SOCS與數(shù)據(jù)最詳細(xì)的《縣級(jí)土種志》1：5萬(wàn)尺度“圖斑單元法”相對(duì)偏差,比相同數(shù)據(jù)源下各制圖尺度的“圖斑單元法”的大很多。此外,雖然整個(gè)地區(qū)上存在《中國(guó)土種志》數(shù)據(jù)源建立的各制圖尺度“縣級(jí)單元法”年均SOCD和SOCS與《縣級(jí)土種志》1：5萬(wàn)尺度“圖斑單元法”相對(duì)偏差,小于《中國(guó)土種志》數(shù)據(jù)源建立的相應(yīng)制圖尺度“圖斑單元法”的現(xiàn)象,但從各縣(市)年均SOCD及其空間分布來(lái)看,“縣級(jí)單元法”的模擬誤差明顯大于各相應(yīng)制圖尺度的“圖斑單元法”。因此,在今后的DNDC土壤有機(jī)碳演變模擬中選擇“圖斑單元法”可能比“縣級(jí)單元法”更可靠。(5) Pearson簡(jiǎn)單相關(guān)分析表明,初始土壤有機(jī)碳與不同數(shù)據(jù)源各個(gè)制圖尺度的年均SOCD在P0.01水平上呈現(xiàn)高度正相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)處于0.919～0.990之間,是決定有機(jī)碳密度變化的主控因子；進(jìn)一步多元線(xiàn)性逐步回歸分析也顯示,初始土壤有機(jī)碳對(duì)不同數(shù)據(jù)源各個(gè)制圖尺度的年均SOCD變異解釋度最高,都處于84.44%～98.00%之間,pH、黏粒和容重對(duì)蘇北旱地的年均SOCD的影響較小,且均不穩(wěn)定。
【關(guān)鍵詞】：土壤有機(jī)碳 DNDC模型 土壤數(shù)據(jù)源 制圖比例尺 蘇北旱地
【學(xué)位授予單位】：福建農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：S153.6
【目錄】：

• 摘要8-11
• ABSTRACT11-14
• 引言14-16
• 1 國(guó)內(nèi)外研究綜述16-23
• 1.1 農(nóng)田土壤有機(jī)碳研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2 農(nóng)田土壤有機(jī)碳動(dòng)態(tài)模擬模型及DNDC研究現(xiàn)狀17-20
• 1.3 制圖尺度和土壤數(shù)據(jù)源對(duì)農(nóng)田土壤有機(jī)碳模擬影響的研究現(xiàn)狀20-22
• 1.4 存在的主要問(wèn)題22-23
• 2 研究區(qū)概況23-25
• 2.1 地理位置23
• 2.2 氣候條件23-24
• 2.3 地形地貌24
• 2.4 水文24
• 2.5 土壤24-25
• 3 研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線(xiàn)25-27
• 3.1 研究?jī)?nèi)容25-26
• 3.2 技術(shù)路線(xiàn)26-27
• 4 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法27-33
• 4.1 數(shù)據(jù)來(lái)源27-31
• 4.1.1 土壤空間數(shù)據(jù)27-29
• 4.1.2 土壤屬性數(shù)據(jù)29-30
• 4.1.3 農(nóng)業(yè)管理資料30
• 4.1.4 氣象資料30
• 4.1.5 DNDC模型的驗(yàn)證30-31
• 4.2 研究方法31-33
• 4.2.1 土壤數(shù)據(jù)庫(kù)的建立31
• 4.2.2 模型所需參數(shù)的整理31
• 4.2.3 模型運(yùn)行31-32
• 4.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析32-33
• 4.2.5 主要設(shè)備儀器33
• 5 結(jié)果與分析33-75
• 5.1 不同土壤數(shù)據(jù)源下各制圖尺度數(shù)據(jù)庫(kù)“圖斑單元法”模擬蘇北旱地1980～2009年土壤有機(jī)碳密度(SOCD)和儲(chǔ)量(SOCS)的差異分析33-54
• 5.1.1 《縣級(jí)土種志》1：5萬(wàn)數(shù)據(jù)庫(kù)“圖斑單元法”近30年SOCD和SOCS動(dòng)態(tài)變化33-36
• 5.1.2 《縣級(jí)土種志》1：5萬(wàn)～1：1000萬(wàn)數(shù)據(jù)庫(kù)“圖斑單元法”近30年SOCD和SOCS差異分析36-42
• 5.1.3 《地級(jí)市土種志》1：5萬(wàn)～1：1000萬(wàn)數(shù)據(jù)庫(kù)“圖斑單元法”近30年SOCD和SOCS差異分析42-45
• 5.1.4 《省級(jí)土種志》1：5萬(wàn)～1：1000萬(wàn)數(shù)據(jù)庫(kù)“圖斑單元法”近30年SOCD和SOCS差異分析45-51
• 5.1.5 《中國(guó)土種志》1：5萬(wàn)～1：1000萬(wàn)數(shù)據(jù)庫(kù)“圖斑單元法”近30年SOCD和SOCS差異分析51-54
• 5.2 不同土壤數(shù)據(jù)源下各制圖尺度數(shù)據(jù)庫(kù)“縣級(jí)單元法”模擬蘇北旱地1980～2009年土壤有機(jī)碳密度(SOCD)和儲(chǔ)量(SOCS)的差異分析54-73
• 5.2.1 《縣級(jí)土種志》1：5萬(wàn)～1：1000萬(wàn)數(shù)據(jù)庫(kù)“縣級(jí)單元法”近30年SOCD和SOCS差異分析54-60
• 5.2.2 《地級(jí)市土種志》1：5萬(wàn)～1：1000萬(wàn)數(shù)據(jù)庫(kù)“縣級(jí)單元法”近30年SOCD和SOCS差異分析60-65
• 5.2.3 《省級(jí)土種志》1：5萬(wàn)～1：1000萬(wàn)數(shù)據(jù)庫(kù)“縣級(jí)單元法”近30年SOCD和SOCS差異分析65-69
• 5.2.4 《中國(guó)土種志》1：5萬(wàn)～1：1000萬(wàn)數(shù)據(jù)庫(kù)“縣級(jí)單元法”近30年SOCD和SOCS差異分析69-73
• 5.3 不同土壤數(shù)據(jù)源各制圖尺度下影響蘇北旱地土壤年均有機(jī)碳密度(SOCD)變化的主控因子73-75
• 6 主要結(jié)論、不足之處與展望75-79
• 6.1 主要研究結(jié)論75-77
• 6.2 不足之處77-78
• 6.3 展望78-79
• 參考文獻(xiàn)79-85
• 致謝85

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