湖南省土壤有机碳密度、储量的空间分布格局及其影响因子分析

摘要

本论文根据湖南省第2次(1986年)土壤普查资料，估算了湖南省主要土壤类型的有机碳库密度和储量，采用ArcGIS技术研究了湖南省土壤有机碳密度的空间分布格局，分析了影响土壤有机碳分布的因素，并结合湖南省第4次(1995年)森林资源二类调查资料，估算了湖南省不同森林类型表层土壤有机碳密度和储量及其空间分布特征，为评价湖南省土壤在区域碳平衡中的作用，以及为我国碳循环的研究提供宝贵的数据。研究结果表明：
　　 1、湖南省主要土壤类型土壤有机碳密度、碳储量及其分布特征
　　 湖南陆地土壤有机碳总储量约为1．845×109t，各土壤类型碳储量从大到小依次为：红壤>水稻土>黄壤>石灰土>黄棕壤>紫色土>潮土>粗骨土>山地草甸土>石质土。湖南省主要土壤类型有机碳密度为66．42～183．97tC·hm—2范围之间，有机碳平均密度为116．30 tC·hm—2。湖南省不同土壤类型的有机碳平均密度从大到小依次为：山地草甸土>黄棕壤>水稻土>石质土>黄壤>红壤>石灰土>粗骨土>潮土>紫色土。湖南省各地区土壤有机碳密度的空间分布格局比较均匀，主要在90～140 tC·hm—2范围内变动。
　　 2、湖南省土壤表层(0～20cm)有机碳密度和碳储量及其空间分布特征
　　 湖南省不同地区表层土壤(0～20cm)有机碳密度差异不大，变化范围在40．19tC·hm—2～44．12tC·hm—2之间，平均为42．31tC·hm—2。湖南省表层土壤有机碳密度在五大地理区域区间差异也不显著，总体变化趋势西南部高于东北部，大小排序为：湘南山地>湘西地区>湘中丘陵区>湘东山地>洞庭湖平原区。湖南省表层(0～20cm)土壤有机碳储量为713．69×106t，占湖南省土壤有机碳库总碳储量38．68％。湖南省表层土壤有机碳库储量的空间分布特征与湖南省地形特征基本一致，大体上为东、南、西三面山地高，中部丘陵起伏，北部湖泊平原低，平原和低山丘陵相间排列的分布格局。
　　 3、湖南省土壤有机碳密度、碳储量的影响因素分析
　　 湖南省五大自然地理区域的土壤有机碳密度与降水量、气温均呈正相关关系，但气候因素不是影响湖南省土壤有机碳密度空间分布的主要因子。土壤的有机碳含量(SOC)与海拔高度(x)呈极显著正相关(P<0．05)，表明土壤中有机碳含量随海拔高度的升高而增加。同类土壤的不同土属土壤，其有机碳含量也有明显的差异的。植被与土壤有着密切的关系，不同植被类型下土壤有机碳含量的差异，湖南省不同植被土壤有机碳含量顺序依次为：阔叶林>杉木林>竹林>经济林>灌丛>松类林。表明不同的植被类型对土壤有机碳的贡献是不同的。表层土壤有机碳(SOC)与土壤pH值呈不显著负相关关系(P>0．05)，土壤有机碳(SOC)与土壤全N含量呈极显著正相关(P<0．01)，有机碳含量(SOC)与粘粒含量呈显著正相关性(P<0．05)。
　　 4、湖南省主要森林类型表层土壤(0～30cm)SOC密度与储量
　　 湖南省不同森林类型表层土壤有机碳平均含量的变化范围在12．25～19．30g·kg—1之间，表层土壤的有机碳含量明显高于深层土壤。湖南省不同森林类型土壤有机碳密度存在一定的差异，介于31．722～45．854 tC·hm—2之间变化，平均碳密度为32．11 tC·hm—2，由高至低依次为：竹林>阔叶林>经济林>杉木林>松类林>灌木林。不同森林类型土壤有机碳平均密度均随土壤深度的增加而降低。湖南省森林表层土壤(0～30cm)有机碳库总储量为68641．80×104t，占湖南省土壤有机碳库总储量的37．18％。不同森林类型土壤有机碳储量差异较大，介于5063．28×104～16658．96×104 t之间变化，森林土壤有机碳储量也随土层深度的增加而降低。
　　 5、湖南省主要森林类型表层土壤(0～30cm)有机碳密度、碳储量的空间分布特征
　　 湖南省森林表层土壤面积加权平均碳密度为62．67 tC·hm—2，各地州市森林植被土壤的面积加权碳密度以益阳市最大，为64．78 tC·hm—2，而湘潭市最小，为61．11tC·hm—2，其它总体都在61．11～64．78 tC·hm—2之前变动，变化幅度不大。湖南省森林植被表层土壤有机碳储量为686．41×106t。其中，怀化市森林土壤有机碳储量最大，为109．03×106 t，占湖南省森林表层土壤有机碳总储量的15．88％，以湘潭市最小，仅为1．92×106 t。各森林类型的碳贮量，从大到小排列依次为：杉木林>松类林>经济林>阔叶树林>灌木林>竹林。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 土壤有机碳储量的研究进展

1.1.1 国外对土壤有机碳储量的研究进展

1.1.2 国内对土壤有机碳储量的研究进展

1.2 影响土壤有机碳储量的主要因素

1.2.1 气候对土壤有机碳储量的影响

1.2.2 植被对土壤有机碳的影响

1.2.3 不同母质下土壤有机碳的差异

1.2.4 地形因子对土壤有机碳的影响

1.2.5 土地利用变化对土壤有机碳的影响

2 试验地概况

2.1 地理位置

2.2 地貌概况

2.3 气候概况

.2.4植被概况

2.5 土壤概况

3 研究方法

3.1 数据资料来源

3.2 土壤碳密度和碳储量计算方法

3.3 数据处理

4 结果与分析

4.1 湖南省土壤有机碳储量及其空间分布特征

4.1.1 湖南省主要土壤类型有机碳储量

4.1.2 湖南省土壤有机碳密度的空间分布

4.1.3 湖南省各地州市土壤表层(0～20cm)有机碳密度

4.1.4 湖南省土壤表层(0～20cm)有机碳储量的空间分布特征

4.1.5 湖南省与全国主要土壤类型的土壤有机碳密度比较

4.1.6 小结与讨论

4.2 影响湖南省土壤有机碳密度和储量的主要因子

4.2.1 气候对土壤有机碳分布的影响

4.2.2 海拔高度对土壤有机碳的影响

4.2.3 不同母质下土壤有机碳的差异

4.2.4 不同植被类型下土壤有机碳密度的差异

4.2.5 土壤性质土壤有机碳密度的关系

4.2.6 小结与讨论

4.3 湖南省森林土壤有机碳密度和储量

4.3.1 不同森林类型土壤有机碳含量及其垂直分布

4.3.2 不同森林类型土壤有机碳密度及其垂直分布

4.3.3 森林土壤有机碳库及其垂直分布

4.3.4 森林土壤表层有机碳密度空间分布特征

4.3.5 森林土壤表层有机碳储量的空间分布特征

4.3.6 小结与讨论

5 结论

6 创新点

7 研究展望

参考文献

致谢

附录 (攻读学位期间主要学术成果)