中国地带性土壤有机碳、全氮、全磷的地理分布及其生态化学计量学特征

摘要

土壤是地球陆地生态系统的重要组成部分,在人类可持续发展进程中充当着重要角色;土壤有机碳、全氮和全磷含量在土壤肥力和生产力中起着决定性的作用，同时也受到气候、生物、地形和土壤类型等环境条件的影响，因此研究土壤有机碳、全氮、全磷含量的地理分布特征和生态化学计量学特征，对于全面了解中国土壤资源状况和进一步合理利用土壤资源有着十分重要的意义。本文在中国第二次土壤普查确定的2473个典型土种剖面中筛选出886个典型地带性土壤剖面，对其有机碳、全氮和全磷含量数据进行统计分析，研究地带性土壤有机碳、全氮和全磷含量的地理分布特征及其生态化学计量学特征，并利用相关分析和回归分析研究了土壤类型、地理和气候因素对其地理分布特征和生态计量学特征的影响，取得的主要研究结果如下：
　　（1）中国典型地带性土壤表层有机碳含量平均为13.26g/kg（几何平均值），变化范围在0.75~139.79g/kg，且主要集中在6g/kg以上较高含量区。不同地理区域间土壤表层有机碳含量的差异显著，其中西南地区土壤表层有机碳含量最高（几何平均值达23.04 g/kg），其次为东北和华南地区土壤（几何平均值分别为15.19g/kg和13.88g/kg），而华东、华北和西北地区的土壤表层有机碳含量较低（几何平均值分别为11.48g/kg、10.53g/kg和11.21g/kg）。中国地形地带性土壤表层全氮含量平均值为1.32g/kg，变化范围为0.12~7.93g/kg；地理分布上，西南和东北地区土壤壁层全氮含量较高，而华东和华北地区土壤表层全氮含量接近且明显低于其他地区土壤。中国地形地带性土壤表层全磷含量平均值为0.56g/kg（变化范围.02g/kg~6.1g/kg），地理分布上表现为西南、西北和华北地区土壤表层全磷含量相近且高于及其他区域土壤。
　　（2）在土壤的CNP比值变化中，全国表层土壤中的C/N比值平均为10.75（几何平均值），变化范围在0.74~95.22。在各地理区域比较中，华东和西南地区的C/N比值要明显高于其他地区。这与有机碳和全氮含量的统计结果具有一致性，华南、东北和华北地区C/N比值的均值与全国相近，而西北地区的均值要明显低于全国和其他5个区域，且变异系数值位居首位，几何平均值仅为9.4。在C/P比值的分布中全国的C/P比在0.24~355.8之间，几何均值为25.02。在各区域的均值比较中，华东、华南和东北地区位列前三，且明显高于全国平均值，而华北和西北地区的均值仅为16.62和16.76。在N/P比值的分布中，全国地带性土壤表层的N/P比值主要分布在0.03~28.67，几何平均值为2.33。华南地区最高，其次是华东、东北和西南地区。华北和西北地区的均值明显低于全国水平。
　　（3）在挑选的11种土类中，通过各类土壤的均值和变异系数的比较得出结果显示，有机碳按照均值的高低依次是：暗棕壤、黄壤、黑土、黄棕壤、黑钙土、赤红壤、棕壤、红壤、栗钙土、褐土、灰钙土；全氮按照均值的高低顺序是：暗棕壤、黄壤、黑土、黄棕壤、黑钙土、棕壤、栗钙土、红壤、赤红壤、褐土、灰钙土；全磷按照均值的高低顺序依次为：暗棕壤、黑土、黄棕壤、栗钙土、灰钙土、褐土、黑钙土、棕壤、黄壤、赤红壤、红壤。C/N比值在不同土壤类型中按照均值大小依次为：黄壤、赤红壤、暗棕壤、黄棕壤、红壤、黑土、棕壤、黑钙土、褐土、栗钙土、灰钙土；C/N比值在不同土壤类型中按照均值大小依次为：黄壤、暗棕壤、赤红壤、红壤、棕壤、黑钙土、黄棕壤、黑土、褐土、栗钙土、灰钙土；N/P比值在不同土壤类型中的均值大小依次为：黄壤、黑钙土、暗棕壤、棕壤、红壤、赤红壤、黄棕壤、黑土、栗钙土、褐土、灰钙土。
　　（4）将全国及各区域的表层土壤中C N P含量以及比值与海拔和气候因子做相关性分析得到不同的结果。海拔与CNP含量总体是正相关关系，与C/N比值在东北、华东、华南和西北地区是正相关关系，其他地区则无相关性；在对C/P比值的影响中除全国和西南地区之外，在其他地区皆是正相关关系；在对N/P比值的影响中，在华北，华东、华南和西北地区是正相关关系。在年均温与年降水量对土壤表层CNP含量的影响研究中，年均温与三者皆是典型的负相关关系，但年降水量对CNP含量的总体影响是正相关关系，在对全磷的影响研究结果中显示，在全国和华北地区有着微弱的负相关关系。土壤表层的CNP比值与年均温和年降水量的关系较为复杂，年均温对C/N比值的影响较小，二者仅在华东和西北有关，在C/P的影响中仅东北、华北和西北地区是负相关关系，对N/P的影响仅在华北和西北地区具有负相关关系。除西南地区以外，年降水量与C/N比值和C/P比值在不同地理区域皆是正相关关系。在对N/P比值的影响中，除西南和东北地区之外，其他地区皆是正相关关系。
　　（5）利用几种典型的土壤类型，分析土壤中C N P含量极其比值与土壤深度变化的规律，得出的结果表明：随着土壤深度的加深CNP含量及其比值在减小，且我国土壤有机碳、全氮、全磷主要储存在深度较浅的土层中。

目录

声明

第一章 文献综述

1.1土壤有机碳概述

1.2全氮概述

1.3全磷概述

1.4生态化学计量学特征概述

第二章 研究内容和方法

2.1数据来源和选择

2.2数据统计和处理方法

第三章 中国地带性土壤表层有机碳、全氮、全磷的分布特征及其影响因素

3.1地带性土壤表层有机碳含量的分布特征及其影响因素研究

3.2地带性土壤表层全氮含量的分布特征及其影响因素研究

3.3地带性土壤表层全磷含量的分布特征及其影响因素研究

第四章 中国地带性土壤表层CNP生态化学计量学特征研究

4.1地带性土壤表层C/N比值的分布特征及其影响因素

4.2地带性土壤剖面表层C/P比值的分布特征及其影响因素

4.3地带性土壤表层N/P比值的分布特征及其影响因素

第五章 地带性土壤CNP含量及其生态化学计量比的剖面垂直分布特征

5.1不同土壤类型C N P含量的剖面垂直分布特征

5.2不同土壤类型C N P比值的剖面垂直分布特征

第六章 结 论

参考文献

致谢