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[期刊] 农业现代化研究
[作者]
王志远 汤哲 周萍 赖佳鑫 戴玉婷 周林 王玉婷 陈港明 姜雨辰 郭晓彬 吴金水
土壤是陆地生态系统最大的碳库，在提升生态系统服务功能和调节气候变化等方面发挥关键作用。对复杂多变环境下土壤有机碳（SOC）含量的精确预测将有助于正确评估区域土壤质量和碳汇功能。本研究以亚热带丘陵区一个典型小流域为研究对象，以地形、气候和植被三类环境变量为驱动因子，分析支持向量机回归（SVR）、随机森林（RF）、极端梯度提升算法（XGBoost）和轻量级梯度提升机（LightGBM）四种不同的机器学习算法在土壤（0～20 cm）SOC含量预测中的精度差异，并筛选影响SOC分布的主要环境影响因素。结果表明，RF模型、XGBoost模型和LightGBM模型均能较好预测SOC含量，以RF模型的表现相对最佳（R~2=0.540），其预测精度优于XGBoost(R2=0.528)和LightGBM模型（R~2=0.504）。而SVR模型的预测精度（R~2=0.427）低于模型预测精度的最低可接受值0.50，并不适用于亚热带丘陵地貌SOC含量的预测。相关分析表明，在亚热带丘陵地貌区，地形（主要为海拔）对几种模型预测的贡献最大，是预测SOC的重要环境变量。基于四种模型预测的SOC数字制图显示，SOC空间分布趋势总体相似，均表现为北部区域、西南和东南边缘区域SOC含量较高，而中部区域SOC含量普遍偏低。
[期刊] 农业现代化研究
[作者]
马蓓 周萍 童成立 肖和艾 杨友才 吴金水
以位于亚热带丘陵区红壤的桃源县为例,通过对1979年第二次土壤普查资料和2011年实地采样分析的表层(0-20 cm)土壤有机碳数据进行对比,分析近32年来林地、稻田、旱地等几种不同利用方式土壤有机碳(SOC)的变化。结果表明,1979年研究区林地、稻田和旱地SOC含量平均值分别为13.10 g/kg、14.15 g/kg和11.17 g/kg,2011年分别为18.28 g/kg、18.89 g/kg和12.19 g/kg,近32年来稻田、林地和旱地土壤SOC含量分别增加了40%、33%和9%,以林地和
[期刊] 农业现代化研究
[作者]
马蓓 周萍 童成立 肖和艾 杨友才 吴金水
以位于亚热带丘陵区红壤的桃源县为例,通过对1979年第二次土壤普查资料和2011年实地采样分析的表层(0-20 cm)土壤有机碳数据进行对比,分析近32年来林地、稻田、旱地等几种不同利用方式土壤有机碳(SOC)的变化。结果表明,1979年研究区林地、稻田和旱地SOC含量平均值分别为13.10 g/kg、14.15 g/kg和11.17 g/kg,2011年分别为18.28 g/kg、18.89 g/kg和12.19 g/kg,近32年来稻田、林地和旱地土壤SOC含量分别增加了40%、33%和9%,以林地和稻田土壤的SOC增幅较大,而旱地土壤的增幅明显较小。林地、稻田和旱地土壤的平均SOC密度分别从1979年的32.82 t/hm~2、33.62 t/hm~2和28.99 t/hm~2增加到2011年的44.39 t/hm~2、43.50 t/hm~2和33.53t/hm~2,增长幅度分别为35%、29%和16%,增长速率分别为0.36 t/(hm~2.a)、0.31 t/(hm~2.a)和0.14 t/(hm~2.a),也是以林地和稻田土壤的增长幅度相对较高,分别是旱地土壤的2.6倍和2.2倍。可见,过去32年来亚热带丘陵区红壤不同利用方式土壤均表现为"碳汇"模式,在不同程度上贡献于该地区较强的有机碳积累,其中以林地和稻田土壤的贡献能力最强。
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
陈璟 杨宁
【目的】探讨亚热带红壤丘陵区5种不同人工林对土壤性质的影响。【方法】以亚热带红壤丘陵区的纯杉木林(Cunninghamia lanceolata,CL)、杉木马尾松混交林(Cunninghamia lanceolata-Pinus massoniana,CLPM)、杉木樟树混交林(Cunninghamia lanceolata-Cinnamomum camphora,CLCC)、天然次生林(Natural secondary forest,NF)与纯马尾松林(Pinus massoniana,PM)作为研究对象,通过调查取样与实验分析相结合的方法,分析5种人工林地中不同土层(0~20、20~4...
[期刊] 自然资源学报
[作者]
马玉红 郭胜利 杨雨林 王小利 杨光
恢复植被是遏止水土流失和提高土壤有机碳氮(SOC,TSN)积累的重要措施。以黄土丘陵沟壑区燕沟流域为基础,分析了主要植被类型的SOC,TSN变化及其分布特征。结果表明,自然恢复的辽东栎群落SOC含量为29.5g/kg,其次为黄刺玫,狼牙刺群落11.6～21.3g/kg,铁杆蒿(+长芒草)群落为8.4～10.6g/kg。人工建造的刺槐林5.53～11.9g/kg,小叶杨12.8～18.4g/kg,沙棘群落为8.7g/kg,仁用杏为4.7g/kg,苹果园SOC含量3.4～3.9g/kg,退耕苜蓿为4.2g/kg,耕地3.3～4.8g/kg。自然恢复的灌丛群落和人工乔木群落可有效地改变坡面SOC含量...
[期刊] 西南农业学报
[作者]
明雪 康振威 黄智刚
【目的】基于广西扶绥县亚热带典型丘陵区,探究1980—2020年间耕地土壤pH的时空变异及其主要驱动因素,为提高我国耕地质量、提升作物产量和实现土地可持续利用提供理论依据。【方法】基于1980年广西扶绥县第二次土壤普查数据和2020年耕地土壤监测数据,分析坡度、海拔、土壤类型、成土母质和土壤有机质含量对耕地土壤pH变化的影响,利用方差分析和回归分析法探究影响其土壤pH变化的主要驱动因素。【结果】与1980年相比,2020年扶绥县西部地区渠旧镇和渠黎镇的立地条件较差,其耕地土壤酸化趋势明显,pH分别下降1.10和0.70,从中性向酸性转变;不同土壤类型中赤红壤的pH变幅最大,平均下降0.60;不同母质中第四纪红土和河流冲积物的土壤pH变异性最强,变幅为0.40。线性回归分析结果表明,坡度和海拔与耕地土壤pH呈极显著负相关(P<0.01,下同),有机质含量与耕地土壤pH呈极显著正相关。方差分析和回归分析结果表明,海拔、坡度和有机质含量是影响耕地土壤pH的重要因素,能分别独立解释21.5%、7.3%和3.7%耕地土壤pH的空间变异,说明海拔是造成土壤pH空间差异的主要因素。【结论】1980—2020年期间,广西扶绥县的耕地土壤pH总体上呈快速下降趋势,其中,赤红壤的pH降幅最大,第四纪红土和河流冲积物土壤pH的空间变异最强;海拔是影响广西扶绥县耕地土壤pH变化的主要因素,须通过增施有机肥改善土壤性状,进而有效调控土壤pH。
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
王小利 段建军 郭胜利
通过野外调查和室内分析,采用多元线性逐步回归和地理信息系统(GIS)相结合的方法,研究了黄土丘陵区燕沟流域表层(0~20 cm)土壤的有机碳密度、空间分布及其与土地利用类型和地形因子等的关系。结果表明,流域表层土壤有机碳密度平均为1.72 kg/m2,变幅为0.97~2.93 kg/m2;土地利用类型是影响土壤有机碳密度变化的首要因子;流域土壤有机碳密度呈镶嵌的树枝状和条带状空间分布格局,其高值斑块区与乔木林地和灌木林地的分布一致,中值斑块区与草地和川坝地的分布一致,低值斑块区与梯田、果园、坡耕地、疏林地和未成林地的分布一致。流域表层土壤有机碳总储量为76.81×103t。
关键词：
黄土丘陵区 土壤有机碳密度 燕沟流域
[期刊] 中国人口.资源与环境
[作者]
解宪丽 孙波 潘贤章
土壤的有机碳蓄积量及其动态变化,不仅是维持农业生产可持续发展的重要因素,而且在全球变化碳循环研究中具有重要地位。本文基于GIS技术和DNDC模型,以江西省余江县为例,模拟研究了典型红壤丘陵区不同土地利用方式下的土壤有机碳储量及其变化。结果表明:余江县表层土壤有机碳储量为3.52×109kg,平均土壤有机碳密度为4.24 kg m-2。不同利用方式中,灌溉水田的土壤有机碳密度最高,其次是望天田、园地、林地和菜地,旱地的较低,草地的最低。该县土壤有机碳库的年度变化量为8.63×107kg,变化率为+2.45%。土壤有机碳密度下降的地区多位于农田区内,特别是旱地,部分灌溉水田的碳密度略有增加,林地、...
[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
罗红霞 龚健雅 蹇代君
用TM图像对亚热带低山丘陵地区进行土壤遥感监测时,根据该地区的环境特点,采用线性光谱混合分解、缨帽变换、纹理提取等多种图像处理方法来突出土壤信息,消除噪声。研究结果表明,仅用TM遥感图像进行土壤分类,经过去噪处理的TM6可以使土壤分类精度提高5%以上;经过其它图像处理提取的一些图像特征对某些土壤类型表现出较强的区分能力,经线性光谱混合分解处理消除植被光谱的特征图像及其纹理对水稻土的识别精度较原图像普遍提高,缨帽变换对潴育型水稻土和测渗型水稻土有最好的分类精度,但在提高总分类精度上并没有优势,除了线性光谱混合分解图像处理方法外,其它的图像处理方法得到的特征图像加入原始图像信息能起到提高总分类精度...
关键词：
遥感 土壤监测 图像处理 监督分类
[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
涂洁 刘琪璟
用标准样方法对19年生湿地松(Pinus elliottii)人工林碳素含量及碳贮量进行了测定。结果表明。湿地松各器官的碳素含量在50.92±0.46%～54.38±0.26%之间波动,按碳含量高低排列为树叶>树枝>树干>树根>树皮,且各器官的碳素含量随年龄的增长而提高。不同林冠层枝、叶碳素含量存在差异,上层叶与下层叶的碳素含量较低,下层枝条碳素含量明显比上、中层枝条高。灌木层、草本层、凋落物层的碳素含量依次为45.16±0.4%、42.28±0.41%、40.88±0.31%,土壤层碳素含量平均为0.43±0.04%,且随土壤深度的增加而明显递减。湿地松林生态系统碳贮量为121.94 t·h...
[期刊] 自然资源学报
[作者]
张彦军 郭胜利 南雅芳 李泽
研究土壤C∶N的变化有助于深入理解土壤有机碳氮的积累过程及其土壤质量的变化趋势。以黄土高原丘陵沟壑区砖窑沟小流域为单元,基于地貌类型和土地利用方式两大因素,采集737个土壤样品,研究流域内土壤C∶N的变化差异及其影响因素。梁峁坡上,林地和草地0～20 cm土层的土壤C∶N分别是农田土壤C∶N的1.13和1.03倍;沟坡上,林地、草地和农田土壤的C∶N分别为13.88、12.58、9.02。农田条件下,梁峁坡、沟坡和沟谷的土壤C∶N分别为10.34、9.02和10.77;林地条件下,沟坡和梁峁坡的土壤C∶N分别为13.88、11.67;草地条件下,沟坡土壤C∶N是梁峁坡土壤C∶N的1.19倍。同...
[期刊] 草业科学
[作者]
马露露 徐婷 李泽森 焦峰
草地生态系统作为黄土高原半干旱区重要的陆地生态系统，降水格局改变对该区域的碳循环过程产生影响。通过在自然恢复草地(NR)和白羊草(Bothriochloa ischaemum)栽培恢复草地(BI)进行原位降水梯度试验，设置了减少自然降水量的80%、60%、40%、20%，自然降水和增加自然降水量的20%、40%、60%、80%(即P–80、P–60、P–40、P–20、CK、P+20、P+40、P+60、P+80)的9种降水梯度，并运用DNDC (denitrification-decomposition)模型进行模拟验证，分析降水改变对土壤有机碳(SOC)、地上和地下生物量的影响。结果表明：1)与自然降水相比，增减降水80%时自然恢复草地的SOC含量增幅最大(21.4%和21.5%)，但不同处理间无显著差异(P> 0.05)；白羊草地SOC含量在减少降水20%时达到“峰”值(13.41 g·kg~(-1))，整体上白羊草地SOC含量高于自然恢复草地。2)两种草地恢复类型的生物量都随降水量变化而波动起伏，自然恢复草地减少降水20%地下生物量和增加降水40%地上生物量增幅分别为53.6%和52.4%，白羊草地在增加降水20%和减少降水40%时地下、地上生物量各达到最大值；且自然恢复草地地上生物量明显高于白羊草地，地下生物量则相反。3) DNDC模型模拟结果显示自然恢复草地和白羊草地的SOC含量、地上和地下生物量模拟值的变化趋势与实测结果基本一致：均方根误差RMSE%分别为10.0、7.5、6.7和11.7、1.3、1.0，决定系数R2分别为0.578、0.989、0.989和0.776、0.998、0.999，点位模拟效果整体良好；但模型对生物量的模拟吻合程度更高，且在白羊草地的模拟更具优势；因此运用模型模拟黄土丘陵区草地生态系统的土壤有机碳和草地生物量是可行的。
[期刊] 中国土地科学
[作者]
范胜龙 林晓丹 涂凯 汤俊红 林翔程 黄炎和
研究目的:分析南方丘陵区土壤有机质的采样点密度和空间插值模型对农用地分等精度的影响。研究方法:以福建龙海市为研究区,对设计的8种格网密度和6种结合不同类型信息的插值模型所得农用地分等结果进行比较研究。研究结果:(1)结合不同类型信息的克里格空间插值模型对于土壤有机质含量及农用地分等成果(自然质量等)具有显著差异,土壤有机质含量和农用地分等成果的精度与格网密度呈正相关。其中结合地貌和土壤信息的空间插值方法(KDMTR)对于农用地分等成果有最好的预测效果;(2)如果仅需考虑获取较高精度的土壤有机质含量信息时,按2 km×2 km的样点密度并结合KDMTR法进行空间插值,为最高效的样点布设和数据处理...
[期刊] 自然资源学报
[作者]
张志霞 许明祥 师晨迪 邱宇洁
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...
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
于欢 魏天兴 陈宇轩 沙国良 任康 辛鹏程 郭鑫
【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。
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