基于NDVI和地形因子的江西大岗山流域土壤碳氮空间分布特征

摘要

土壤中碳氮含等量的空间分布规律及其影响因素，是全球碳氮循环的重要研究内容。为了研究我国南方红壤区森林植被土壤碳氮要素的空间分布特征及其影响因素，本文以南方红壤区典型区域的江西大岗山流域表层（0~20 cm）土壤为研究对象，综合考虑研究区植被类型、地形条件和空间分布均匀性等因素，设置90个取样点，并于2015年7月和2016年7月采集270个土壤样品，基于地统计学相关理论和ArcGIS、ENVI、SPSS等软件平台，研究了植被和地形等因素对流域表层土壤碳氮要素空间分布的影响；同时，利用不同的土壤碳氮要素空间预测方法，分析了该流域表层土壤碳氮含量的空间分布特征，并对不同的空间预测方法进行了对比与探讨。以期为我国南方红壤区森林植被土壤碳氮等要素空间分布规律研究和森林生态系统服务功能的定量评价提供科学依据。主要研究结果如下： （1）大岗山流域表层（0~20 cm）土壤的土壤有机碳、全氮和碱解氮的平均含量分别为25.82 g/kg、1.63 g/kg和126.67 mg/kg。 土壤有机碳、全氮和碱解氮的变异系数在 25%~60%之间，均属于中等程度变异。其中，土壤有机碳的变异程度最大（58.33%），其次为碱解氮（45.10%），全氮的变异程度最小（26.99%）。 不同植被类型下的土壤碳氮含量差异显著。土壤有机碳表现为马尾松＞农田＞杉木＞阔叶混交林＞毛竹＞针阔混交林＞荒草地；土壤全氮表现为马尾松＞农田＞杉木＞毛竹＞针阔混交林和阔叶混交林＞荒草地；土壤碱解氮表现为针阔混交林＞阔叶混交林＞杉木＞马尾松＞农田＞毛竹＞荒草地。 不同土层厚度下土壤碳氮含量明显不同。0~10 cm层中的土壤有机碳、全氮和碱解氮的平均含量分别为32.39 g/kg、1.80 g/kg和152.66 mg/kg，10~20 cm层中土壤有机碳、全氮和碱解氮的平均含量分别为19.25 g/kg、1.46 g/kg和100.69 mg/kg，0~10 cm层中的土壤碳氮含量明显大于10~20 cm层。 （2）大岗山流域表层（0~20 cm）土壤有机碳与全氮和碱解氮之间均为显著正相关，相关系数分别为0.93和0.88，土壤碳氮要素空间分布关系密切。土壤有机碳、全氮和碱解氮与NDVI、海拔、坡度和地形湿度指数呈正相关关系，而与汇流动力指数、沉积物运移指数呈负相关关系。植被和地形因子显著影响土壤有机碳、全氮和碱解氮的空间分布。 （3）本研究中，协同克里格插值法在预测土壤碳氮要素空间分布时精度更高，对土壤有机碳、全氮和碱解氮的预测精度分别为77.5%、76.9%和77.1%。基于协同克里格插值法生成了大岗山流域土壤碳氮空间分布图，分析了该流域的土壤碳氮要素空间分布特征。 大岗山流域表层土壤有机碳和全氮含量的空间分布格局均呈现西北部高，东南部低，由西北向东南逐渐减少的趋势，这种分布趋势与该流域的DEM走向和NDVI分布趋势基本一致。土壤碱解氮含量除在流域西北部较多外，其他区域差异不明显。

目录

声明

符号及缩略词说明表

1引言

1.1研究背景

1.2国内外研究进展

1.3研究目的与意义

2材料与方法

2.1研究区概况

2.2研究内容

2.3研究方法

2.4技术路线

3结果与分析

3.1大岗山流域土壤碳氮要素变化特征统计分析

3.2植被和地形因子对土壤碳氮空间分布的影响

3.3大岗山流域土壤碳氮要素的空间分布特征

4讨论

4.1植被因子对土壤碳氮空间分布的影响分析

4.2地形因子对土壤碳氮空间分布的影响分析

4.3不同空间预测方法的对比分析

5结论

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间发表论文情况