【目的】定量认识土壤有机碳（SOC）含量在坡面上的空间异质性及尺度效应，探索“由点及面”估算坡面平均SOC含量的精确便捷途径，为细致刻画坡面土壤资源状况、全面理解生态系统碳循环、制定土壤高质量管理方案提供科学基础。【方法】在宁夏半干旱黄土丘陵区，选择3个相邻的由退耕还林工程形成的典型坡面，从坡顶向坡脚设置连续样点，调查各样点的土地利用、植被特征、立地条件及表层（0～20 cm）SOC含量，分析其坡向差异、坡位变化；以“离坡顶的水平距离或相对距离”为自变量，以表层SOC含量的顺坡滑动平均值为因变量，定量描述坡面尺度效应；再以坡面上任一样点表层SOC含量与坡面平均值的比值为因变量，实现由“点”到“面”的尺度上推。【结果】研究区表层SOC含量存在明显的坡向差异、坡位变化、尺度效应。表层SOC含量的坡面平均值在南坡（7.60 g·kg~(-1)）最高，东坡（6.42 g·kg~(-1)）次之，西坡（5.65 g·kg~(-1)）最低，其坡位间变幅在东坡（15.95 g·kg~(-1)）最大，其次为西坡（11.34 g·kg~(-1)），最小为南坡（9.72 g·kg~(-1)），说明东坡的坡面效应最强，其次为西坡，南坡最弱。东坡、西坡、南坡表层SOC含量的坡位变化大致相同，均由坡顶向下逐渐减小，至离坡顶水平距离200、150、280 m（相对距离0.73、0.45、0.76）后趋于稳定，主要与坡面“上部为自然状态的坡地+林草植被+恢复年限长、下部为人工梯田+林农植被+扰动频繁”的空间格局有关。在东坡、西坡、南坡上，距坡顶水平距离每增加100 m,SOC含量的滑动平均值分别变化-3.40、-2.50、-1.51 g·kg~(-1)；距坡顶相对距离每增加0.1,SOC含量的滑动平均值分别变化-0.96、-0.75、-0.55 g·kg~(-1)。构建3个坡向不同坡位样点表层SOC含量与坡面平均值的比值随离坡顶水平距离或相对距离增加而变化的数量关系（R~2>0.7,P<0.001），籍此可由坡面上任一样点表层SOC含量精确便捷地估算坡面平均值。将所有位点数据融合得出，离坡顶相对距离0.4的位点表层SOC含量最接近坡面平均值。【结论】半干旱黄土丘陵区坡面表层SOC含量沿坡从上至下基本呈先减小后稳定的变化，与土地利用类型、植被类型、恢复年限的坡面分布格局有关。以顺坡（相对）水平坡长增加为尺度变量可较好地定量刻画表层SOC含量的坡面变化特征及尺度效应，藉此可实现坡面表层SOC含量平均值的精确便捷推算。

掌握土壤有机碳空间变异特征及影响因素是增加耕地土壤碳汇和提升耕地土壤质量的重要前提。基于2017～2019年实地采集的4 362个表层(0～20 cm)土壤样点，采用地统计学方法分析了四川盆地耕地表层土壤有机碳含量的空间分布格局，运用相关分析、方差分析和回归分析等方法探究了气候、地形、土壤类型、农地利用方式和氮肥施用强度对表层土壤有机碳含量空间异质性的影响。结果表明：研究区表层土壤有机碳含量在1.58～42.40 g·kg~(-1)之间，均值为13.85 g·kg~(-1),略低于全国平均水平；变异系数为45.82%,具有中等强度的空间变异性。半方差分析结果表明，研究区表层土壤有机碳的最佳理论模型为指数模型，块金效应为59.73%,变程为145 km,表明其空间分布由结构性因素和随机性因素共同决定且自相关范围较大。空间插值结果表明，四川盆地耕地表层土壤有机碳含量总体呈中间低四周高的斑状分布格局。回归分析结果表明，土壤类型是影响研究区耕地表层土壤有机碳空间分布的主要因素，其余依次为农地利用方式、气候和地形；各因素对土壤有机碳空间变异的独立解释能力分别为19.7%、14.0%、12.0%和9.2%。调控农地利用方式是实现该区域耕地土壤碳增汇的关键，但制定调控措施时也要充分考虑土壤类型、气候和地形等因素的影响。

为探讨鄱阳湖季节性淹水湿地土壤有机碳空间分布特征及遥感方法在土壤有机碳估算中的适用性，依托江西鄱阳湖国家级自然保护区，选择蚌湖、常湖池和泗洲头湿地为研究区域，基于野外实测土壤有机碳含量数据和同期的Landsat8 OLT遥感影像，采用遥感图像处理和GIS技术提取影像中遥感特征因子，构建遥感参数与土壤有机碳的一元线性、一元曲线和多元逐步线性回归模型，通过对比分析选择最优遥感估算模型，预测鄱阳湖季节性淹水湿地表层(0～20 cm)土壤有机碳含量。结果表明，提取了影像中33个遥感特征因子，包括7个波段的反射率值(b1～b7)、4个植被指数(NDVI、SR、SAVI、EVI)、第一主成分特征(PCA1)、单波段纹理特征的均值(MEAN)、熵(ENT)和相关性(COR)，其中纹理特征是研究区土壤有机碳含量预测的重要遥感因子，其与土壤有机碳含量构建的多元逐步线性回归模型拟合效果最优，模型决定系数R~(2)=0.772，平均相对误差45.53%，均方根误差2.417。遥感反演发现，研究区预测表层土壤有机碳含量主要集中在0～20 g/kg，土壤有机碳含量平均值约为10.75 g/kg。

【目的】研究黄土高原主要典型区域不同土层土壤有机氮组分分布特征。【方法】根据土壤类型和土地利用方式,分别从黄土高原南北不同典型区域分层(0—10、10—20、20—40、40—60、60—80、80—100、100—120和120—140 cm)采集96个土壤样品,用Bremner法测定土壤有机氮组分含量。【结果】从北到南,土壤中有机氮及各组分含量呈增加趋势,各组分占酸解全氮的比例相对稳定,而酸解全氮占全氮比例在0—40 cm土呈下降趋势,40 cm以下土层趋于稳定;从南到北同层次、相同土地利用方式下有机氮各组分均表现为0—40 cm土层迅速下降,40—80 cm土层缓慢下降,80 cm以下土...

【目的】人工林作为重要的碳汇资源库，影响着陆地生态系统的碳循环过程。通过分析黄土丘陵区典型人工林土壤有机碳储量的空间分布特征，为准确评估黄土高原的土壤碳汇能力提供基础数据支撑。【方法】以黄土丘陵退耕区吴起县为研究区域，典型人工油松林、山杏林、沙棘林为研究对象，天然草地为对照，应用主成分分析和冗余分析法，探究黄土丘陵退耕区典型人工林0～200 cm土壤有机碳储量的空间分布特征及其影响因素。【结果】（1）不同人工林土壤表层有机碳储量高于深层土壤，0～200 cm土壤有机碳储量表现为山杏（97.145 g/m2）>草地（92.418 g/m2）>沙棘（68.695 g/m2）>油松（61.130 g/m2）。沙棘土壤有机碳储量的空间变异程度最大（0.219），草地土壤有机碳储量的空间变异程度最小（0.115）;(2)研究区典型人工林土壤有机碳储量与黏粒、粉粒含量呈正相关关系，与砂粒呈负相关关系，全氮、碱解氮对土壤有机碳储量正向效应显著；（3）地形（30.71%）对0～200 cm土壤剖面上土壤有机碳储量垂直变化的相对贡献最大，其中海拔（19.66%）是影响0～200 cm土壤有机碳储量垂直分布的主要因子。【结论】综上，黄土丘陵区典型人工林土壤有机碳储量具有表聚性，土壤机械组成与土壤养分对土壤有机碳储量的影响较为显著。人工山杏林具有较强的土壤碳汇功能，可作为黄土丘陵退耕区生态修复的水土保持树种。

【目的】探究不同灌丛土壤有机碳含量分布特征，为改善该地生态系统碳汇管理提供理论参考依据。【方法】以祁连山大野口流域的5种典型灌丛土壤有机碳为研究对象，通过测定不同深度土壤有机碳含量和土壤pH值、土壤密度、含水量和总孔隙度，并采用灰色关联法，分析5种典型灌丛0～60 cm土壤有机碳含量分布特征及其影响因素。【结果】1)5种典型灌丛土壤有机碳含量均值由大到小表现为吉拉柳（74.93 g·kg~(-1)）>金露梅（62.05 g·kg~(-1)）>鬼箭锦鸡儿（41.02 g·kg~(-1)）>鲜黄小檗（34.71 g·kg~(-1)）>甘青锦鸡儿（13.74 g·kg~(-1)）;2)5种典型灌丛土壤有机碳含量最高值均出现在0～10 cm，表现出表层富集现象，其中金露梅灌丛和吉拉柳灌丛表层富集现象更加明显，并随土层深度加深逐渐减小；3)pH值与鲜黄小檗灌丛、鬼箭锦鸡儿灌丛、吉拉柳灌丛为较高关联度，土壤密度与甘青锦鸡儿灌丛为较高关联度，含水量与鲜黄小檗灌丛为较高关联度，总孔隙度与金露梅灌丛为较高关联度。【结论】5种典型灌丛不同土壤理化因子与土壤有机碳含量具有中等或以上的关联度。因此，在研究祁连山排露沟流域灌丛土壤有机碳环境变化时，也应将不同植被类型和土壤理化因子作为影响土壤有机碳含量的主要因素进行测定和分析。

以三江源地区高寒草地退化坡面为研究对象,从草地类型、鼠害和自然因素如水蚀、风蚀、冻融作用这一角度上探讨发生在不同退化程度上土壤有机碳的变化特征,对明晰高寒地区退化草地的碳变化机理和全球气候响应具有重要意义。结果表明:同一侵蚀环境条件和退化程度下,以小嵩草、矮嵩草为优势种高寒草甸比以紫花针茅为优势种的高寒草原土壤有机碳蓄存能力高。轻度退化程度受水蚀影响的高寒草甸曲麻河乡QMH1坡面土壤有机碳平均含量是相距3.5 km高寒草原曲麻河乡QMH2坡面的2.2倍(P<0.01);轻度退化程度受风蚀影响的高寒草甸五道梁WDL坡面土壤有机碳平均含量是高寒草原不冻泉BDQ坡面土壤有机碳含量的3.8倍(P<0....

【目的】分析广西龙脊梯田表层土壤的水分空间变异特征,为提高龙脊梯田的水资源利用效率与农业管理水平提供参考依据。【方法】以广西龙脊梯田典型坡面为研究对象,采用经典统计学方法分析其土壤(整体、田面外侧和内侧及田坎上侧和下侧土壤)含水量的统计学特征及其与环境因子的相关性,利用地统计学理论分析其土壤含水量的空间变异特征。【结果】龙脊梯田田面整体平均土壤含水量极显著高于田坎(P<0.05,下同)的空间聚集性,其中,田坎土壤含水量的整体变异性高于田面,田面土壤含水量的空间自相关性弱于田坎,田面土壤含水量的空间聚集性高于田坎。Pearson相关分析结果表明,龙脊梯田的土壤含水量与土壤颗粒比表面积、黏粒含量和粉粒含量呈极显著正相关,与砂粒含量呈极显著负相关。【结论】土壤质地是龙脊梯田土壤水分空间变异的决定性因素,田面与田坎的土壤水分均具有中等程度变异性和显著的空间聚集特征。梯田耕作管理期间应尽量减少土壤细颗粒的流失,以维持土壤水分空间均衡,保障梯田水土的稳定性。

对三峡库区典型林分林地土壤有机碳(SOC)含量特征及对土壤物理性质、土壤结构和土壤养分效应进行研究,以期为三峡库区生态环境建设提供依据。结果表明:SOC含量表现为表层(A层)土壤(12.06～45.18g/kg)明显大于下层土壤,大一个数量级。从土壤表层到底层,SOC含量呈明显下降趋势。由相同立地条件的灌木林改造而来的农地土壤(改造年限8a)各层土壤SOC含量都有所降低,土壤表层SOC含量降低了10%,土壤平均有机碳含量降到为灌木林地的66%。三峡库区SOC含量与土壤物理性质直接相关,SOC含量与土壤容重和土壤毛管孔隙度存在最为明显的线性关系(R2=0.83,0.83,n=19,p<0.01)...

运用地统计学和GIS相结合的方法,研究了黄土丘陵区县域不同地貌单元土壤有机碳空间变异的尺度效应,尺度划分为县域、县域上三种不同的地貌单元以及与地貌单元相对应的乡镇尺度,结果表明:①各个尺度下有机碳含量均偏低,完整地貌单元尺度与乡镇尺度有机碳均值与变异系数大小顺序不同;②高山区随着尺度的变化,自然因素对变异的影响程度没有显著变化,但低山丘陵区与丘陵沟壑区自然因素的影响程度减小,插值图表现出较小的研究面积有机碳含量信息更丰富;③县域尺度上海拔与土壤类型是导致变异的主控因素,在丘陵沟壑区,所研究的自然因素(海拔、土壤类型、土壤侵蚀程度、田面坡度、坡向)对其影响都不显著;在低山丘陵区,地貌单元上主控因...

土壤有机碳含量空间变异特征的研究对于区域土壤资源的可持续利用具有重要意义。在Arc GIS技术的支持下对丰乐河流域表层土壤(0~20 cm)有机碳(SOC)含量的空间变异特征进行了研究。结果表明:丰乐河流域SOC含量为14.31±4.50 g·kg~(-1),不同土地利用类型下SOC含量差异显著(p

以湖北省宜都市红花套镇典型柑橘种植区采集到的329个土壤样本为研究对象,设置土壤有机质(SOM)进行普通克里格(OK)插值的结果为参照,借助地理探测器选取与SOM相关性最大的前5种主要影响因子,分别建立全局模型多元线性回归、偏最小二乘回归和局部模型地理加权回归(GWR),再深入分析模型残差的结构性,构造GWR扩展模型GWRMLR、GWRPLSR,讨论几种SOM预测模型的差异。结果表明:使用GWRPLSR模型预测研究区SOM含量的均方误差和均方根误差可分别降低到9.834和3.136,相对分析误差提高到1.468,实测值与预测值间的相关系数(r)达0.743,具有最高的预测精度,GWRMLR其次,说明除SOM与主要影响因子间存在空间相关性,分析模型残差可进一步消除预测的不平稳性。因此,将模型残差项纳入考虑的局部扩展模型更适宜进行区域化SOM空间分布预测与数字土壤制图。

中尺度范围土壤有机碳的长期动态变化状态对大气温室气体的浓度、当地环境的生态效应至关重要。论文研究了陕西黄土台塬近30 a表层(0～20 cm)土壤有机碳密度的空间分布特征,并探讨了气候、地形、土壤类型、土地利用与土壤有机碳密度和储量的关系。结果表明:1)近30 a黄土台塬土壤有机碳密度和储量呈增加趋势,且增加幅度愈来愈明显,其中,1985—2000年有机碳密度和储量的增量分别为0.20 kg/m2和1.46×106t,2000—2015年分别为0.75 kg/m2和10.87×106t。2)1985—2015年有机碳密度随气温和降水量的增加而增加,随高程和坡度的增加呈现先增加后减少的趋势,在高程679～779 m、坡度10°～20°范围达到最大值。3)大多数土壤类型有机碳密度和储量随时间延长呈增长趋势,其中,黑垆土有机碳密度增加最大(1.59kg/m2),黄绵土储量增量最多(5.64×106t);不同土地利用类型有机碳密度和储量随时间延长也呈增加趋势,林草地有机碳密度增加量明显大于耕地。4)研究区表层土壤有机碳密度与气温、土壤类型、土地利用类型在P<0.001水平上相关性显著,与降水在P<0.05水平上显著相关。

研究地形和土地利用类型共同作用下表层土壤有机碳空间分布特征,对准确评估区域土壤有机碳的空间分布和变异特征具有重要意义。以黄土丘陵沟壑区燕沟流域3种地形部位(峁顶、峁坡、沟底)和8种土地利用类型(农田、果园、天然与人工草地、天然与人工灌木林、天然与人工乔木林)为研究对象,采集表层(0~20 cm)314个土壤样品用于研究地形和土地利用方式对黄土丘陵沟壑区小流域表层土壤有机碳空间分布的影响。地形和土地利用方式极显著(P峁坡>峁顶的变化趋势,土壤有机碳含量沟底(8....

【目的】探讨香樟人工林土壤表层(0~20cm)细根形态特征、生物量及碳氮含量变化动态,为深入研究人工林细根的养分、水分吸收规律及碳在地下的分配特点提供基础资料。【方法】选取四川雅安市雨城区老板山31年生香樟人工林,随机设置20m×20m样地3块,于2011年的1,4,7和10月份,在各样地按"S"形选取5个采样点,采用根钻法,分0~10和10~20cm土层采集根系样品,用WinRHIZO 2005根系分析系统对细根形态进行分析,并测定细根生物量及碳氮含量。【结果】1)1~5级细根随着根序的增加,平均直径、生物量和细根C含量逐渐增大,比根长(SRL)、根长密度(RLD)和细根N含量逐渐降低。2)...