福建省土壤有机碳储量估算的尺度效应研究

发布时间：2020-05-21 20:03

【摘要】：土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC)在全球碳循环中有着重要地位,其较小幅度的变化都会对全球气温产生明显影响。随着计算机技术的发展,基于土壤图和各种属性资料建立的土壤数据库估算有机碳储量的方法越来越普遍,但目前国内外的研究大多采用单一的制图尺度,而未考虑不同制图比例尺土壤数据库对有机碳储量估算所产生的影响。基于此,本研究以整个福建省为例,分析目前我国“县级(1:5万)、地级市(1:20万)、省级(1:50万)和国家级(1:100万、1:400万、1:1000万)”4个行政级别常用的6种制图尺度土壤数据库对有机碳储量估算的影响,明确不同制图尺度所产生的不确定性大小,并揭示其内在差异的原因。主要研究结果如下:(1)1:5万-1:1 000万6个制图尺度下,福建省土壤有机碳表层(0-20cm)的密度分别为:4.57 kg·m-2、5.28 kg·m-2、4.80 kg·m-2、4.53 kg·m-2、5.15kg·m-2 和 4.75 kg·m-2,储量分别为:552 Tg、637 Tg、573 Tg、573 Tg、614 Tg 和 549 Tg;土壤有机碳剖面(0-100 cm)的密度分别为:11.55kg·m-2、12.46 kg·m2、11.07kg·m-2、11.52kg·m-2、12.65 kg·m-2和 12.71 kg·m-2,储量分别为:1 396 Tg、1 502 Tg、1 321 Tg、1 395 Tg、1 508 Tg 和 1 532 Tg。在资料最为详细的1:5万制图尺度下,福建省表层和剖面的土壤有机碳密度均高于全国平均水平(2.97 kg·m-2和9.13 kg·m-2);储量分别占全国表层和剖面的2.01%和1.66%。T方检验表明,多数土壤制图尺度估算结果与1:5万制图尺度存在极显著差异(p0.001)。总体来看,在整个福建省1:100万制图尺度下表层和剖面有机碳储量和密度与1:5万制图尺度相对偏差较小,分别为0.82%和0.67%;而1:20万制图下相对偏差相对较大,分别达到15.34%和15.57%,这一定程度上证明了目前我国的国家尺度常用1:100万土壤数据库的可靠性。(2)从不同土类来看,在1:5万制图尺度下山地草甸土土类和亚类的土壤表层和剖面有机碳密度最高,分别为 7.75 kg·m-2 和 29.07 kg·m-2、7.74 kg·m-2 和 29.16 kg·m-2;而风砂土土类和滨海风砂土亚类的有机碳密度最低,分别为0.94 kg·m-2和2.17 kg·m-2、0.94kg·m-2和2.17kg·m-2。随着制图尺度的变化,粗骨土土类和亚类所受的影响最大,1:50万制图尺度下的表层和剖面土壤有机碳储量、密度相对偏差分别为88.75×104%、81.26 ×104%和273.24%、241.73%。红壤和水稻土分别是福建省分布最广的自然和农业土壤,这两种土类的有机碳储量占各制图尺度总储量的80%以上。其中,红壤受到不同制图尺度的影响相对较小,表层和剖面的相对偏差均在1%-19%之间;而水稻土受不同制图尺度的影响相对较大,表层土壤有机碳密度的相对偏差在4%～19%之间,剖面土壤有机碳密度的相对偏差在11%～54%之间。(3)从不同行政区来看,在1:5万制图尺度下南平市和龙岩市的表层、剖面土壤有机碳密度最高,分别为 5.41kg·m-2和 15.05kg·m-2、5.44kg·m-2 和 12.28kg·m-2;而厦门市的表层和剖面土壤有机碳密度最低,分别为3.05 kg·m-2和7.86 kg·m-2。表层和剖面土壤有机碳密度受制图尺度影响最大的是福州市,以1:5万制图尺度估算值为基准,在1:400万制图尺度下的相对偏差最大,分别达到33.99%和40.14%;表层土壤有机碳密度和储量受制图尺度影响最小的是泉州市,1:20万-1:1 000万5个尺度相对偏差分别在1.24%-18.32%和0.06%-17.12%之间;而剖面土壤有机碳密度受制图尺度影响最小的是龙岩市,1:20万-1:1 000万5个尺度相对偏差分别在0.48%-8.69%和0.43%-7.84%之间。除厦门市外,其他地级市表层和剖面土壤有机碳密度相对偏差均在1:50万尺度下最低;因此,各地级市在缺乏精确土壤数据库的情况下,可使用该尺度进行有机碳储量估算和农业管理措施的制定。
【图文】：

第二章材料与方法逡逑２．１地理位置逡逑本次研宄以福建省作为研宄区域（图２－１），，福建省地处东南沿海，经纬度介于逡逑Ｎ２３Ｗ？２８。２０＇，邋Ｅ１１５°５０Ｍ２０°４０ｆ之间，是我国重要的沿海经济开发区之一。福建省土地总面逡逑积达到１２．４邋ｘｌ０４ｋｍ２，占全国土地总面积约为１．２９％。福建省现辖泉州、福州、南平、莆田、逡逑龙岩、漳州、三明、宁德、厦门九个地级市，总计８５个县（市）。逡逑图２－１研究区地理位置示意图逡逑１１逡逑

２．３．３气象资料逡逑主要来自于福建省６６个国家气象局的站点资料，包括１９７３￣２００３年共３１年的逐日最低逡逑气温、最高气温、降雨量、日照时长等观测资料（图２－３、表２－２）。逡逑＊ａ：２０５＇逡逑严ｙ逦低：丨“逦低仛逡逑０逦５０邋１００逦２００逦ｌ邋ｙＪ＾邋０逦５０邋１００逦２００逡逑卜邋ｉ＇邋１１邋逦逦逦邋Ｋｍ逦ｅ＾ｇｇｓｉ邋，－ｔ．ｉｕ邋Ｋｍ逡逑（ａ）逦（ｂ）逡逑图２－３福建省年均气温和年均降水量分布逡逑逦表２－２气候和地形状况表逦逡逑＿＿逦年均温度（°Ｃ）逦年降水量（ｍｍ）逦海拔（ｍ）逡逑福肆省逡逑福
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S153.6

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本文编号：2674828