黄土高原羊圈沟小流域土地利用时空变化的土壤有机碳效应研究

黄土高原羊圈沟小流域土地利用时空变化的土壤有机碳效应研究

作者:师大云端图书馆 时间:2017-05-12 分类:参考文献 喜欢:2387
师大云端图书馆

【摘要】在全球碳循环以及全球环境变化中陆地生态系统碳循环、准确估算土壤碳库储量对正确评价土壤的作用有重要意义。较为活跃的土壤有机碳的含量和动态变化,对于全球碳循环和土壤质量演变具有重要作用,是土壤碳储量估算的关键因素。空间插值模型作为将离散的土壤有机碳含量点状信息转换为面状连续信息的有力工具,可以表征土壤有机碳空间分布特征,可利用有限的采样点对整个研究区域的土壤空间属性信息进行预测。空间插值方法中,一种方法是确定性插值方法。这种方法比如径向基函数法,它是以平滑度为基础的。或比如反距离加权法,是以研究区域内部样点之间的相似性为基础的。确定性插值方法使用数学函数来进行计算,是一种由已知样点值进行预测并创建连续表面的插值方法。另一种是地统计法如普通克里格法,是在半变异函数理论的基础上,利用已知样点的统计属性,对区域化变量的取值实现估计的一种方法。普通克里格插值法是目前研究中普通使用的空间预测方法,但对于地形复杂区域的应用却具有一定的局限性。因而一些结合辅助信息如土壤类型、地貌类型、海拔高度和土地利用类型等信息的克里格插值模型对于提高目标变量的预测精度,具有重要作用。因此,本研究利用普通克里格法(OK)、反距离加权法(IDW)、径向基函数法(RBF)、基于土地利用类型修正的普通克里格法(OK_LU)4种插值方法,对黄土丘陵羊圈沟小流域的土壤有机碳含量进行空间插值。预测结果的准确性通过Pearson相关系数(R),平均绝对误差(MAE),均方根误差(RMSE),准确度(AC)来评价。研究结果表明:(1)在前三种常规空间插值方法中,OK对刻画区域土壤有机碳的空间分布趋势效果最佳,其预测MAE值和RMSE值均为最小,Pearson相关系数(R)和准确度(AC)最大,说明其预测结果的准确性最好、预测的极端误差也最小;其次为RBF;IDW预测的效果最差。(2)OKLU在空间特征表达方面能够更好地反映复杂地形区的局部变异,其插值结果的精度相比OK有一定程度的提高,其平均绝对误差(MAE)从0.900%降到了0.567%,均方根误差(RMSE)从1.101%降到了0.777%,Pearson相关系数(R)从0.4026提高到0.5589,准确度(AC)从0.9081提高到0.9505。综合比较,在黄土丘陵地区,OKLU能使插值结果的精度有较大提高,是土壤有机碳空间制图的有效途径。土地利用变化深刻地影响了土壤有机碳的空间连续分布状况,并且还会影响土壤的有机碳含量、密度及其储量的变化。为了深入研究黄土丘陵地区,土地利用变化的土壤有机碳效应,本文根据土壤样点数据、土地利用类型图,分析了黄土丘陵沟壑区羊圈沟小流域2006年-2011年土地利用变化及其对表层土壤有机碳密度和储量的影响,主要结论如下:(1)小流域土地利用发生较大变化,主要集中在乔木林地和灌木林地而积的增加以及草地而积的减少。(2)土地利用方式的变化会导致土壤有机碳密度及储量的变化,草地-灌木林地、草地-乔木林地、坡耕地-草地、坡耕地-灌木林地、坡耕地-乔木林地、坡耕地-坝地、梯田-草地、梯田-灌木林地、梯田-乔木林地、梯田-坝地、坝地-草地、坝地-灌木林地、坝地-乔木林地等转换用地类型的表层土壤碳密度增加值高于保持用地类型碳密度的增加值,说明这种转变类型会使表层土壤中逐步积累有机碳量,从而减少土壤向空气中的碳排放。对于这种有利的转变,在土地利用过程中,应该提倡和支持。而另外的土地利用类型的转变,不仅不利于土壤有机碳的存蓄,反而造成了表层土壤向空气的碳排放。对于这些不利的转变,在土地利用过程中,应该警觉并杜绝。(3)土壤固碳应着眼于长期效应,频繁的土地利用类型转化可能会降低土壤碳截流效果,黄土丘陵区植被重建的长期利用和保持更有利于SOC的积累。
【作者】文雯;
【导师】周宝同;汪亚峰;
【作者基本信息】西南大学,土地资源管理,2014,硕士
【关键词】土壤有机碳;空间插值;土地利用变化;黄土丘陵地区;

【参考文献】
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