地统计分析土壤有机碳含量分布
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土壤微团聚体有机碳土壤微团聚体是土壤结构的基本单元,对土壤肥力和生态系统的功能具有重要作用。
微团聚体的形成和稳定性与土壤有机质紧密相关,特别是土壤微团聚体有机碳的含量和分布,对土壤碳循环和全球气候变化具有重要影响。
本文将详细介绍土壤微团聚体有机碳的相关知识。
1. 土壤微团聚体的定义和组成土壤微团聚体是指直径在0.25-10毫米之间的土壤颗粒聚集体。
它们是由粘粒、粉粒和腐殖质等微小颗粒通过物理和化学作用形成的。
微团聚体是土壤结构的基础,对土壤的孔隙结构、水分保持和根系生长等具有重要影响。
2. 土壤微团聚体有机碳的重要性土壤微团聚体有机碳是土壤有机碳的重要组成部分,占土壤总有机碳的比例可高达60-90%。
微团聚体有机碳对土壤质量和生态系统的功能具有重要作用:- 土壤肥力:微团聚体有机碳是植物生长的重要碳源和营养库,能够提供植物所需的养分和生长因子。
- 土壤结构:微团聚体有机碳通过物理和化学作用,促进土壤颗粒的聚集和稳定,形成良好的土壤结构,改善土壤的孔隙性和通气性。
- 水分保持:微团聚体有机碳能够增加土壤的持水能力,减少水分的蒸发和流失,提高土壤的水分利用效率。
- 碳循环和气候变化:微团聚体有机碳是土壤碳循环的重要组成部分,对全球碳循环和气候变化具有重要影响。
3. 土壤微团聚体有机碳的测定和分析土壤微团聚体有机碳的测定和分析是一个复杂的过程,通常包括以下步骤:- 土壤样品的采集:选择代表性的土壤样品,确保样品的均匀性和一致性。
- 微团聚体的分离:通过物理方法,如筛分、沉降等,将土壤样品中的微团聚体分离出来。
- 有机碳的测定:采用化学分析方法,如燃烧法、氧化法等,测定微团聚体中的有机碳含量。
- 数据分析:对测定结果进行统计分析,了解微团聚体有机碳的含量和分布特征。
4. 土壤微团聚体有机碳的管理和保护为了保护和提高土壤微团聚体有机碳的含量,可以采取以下管理措施:- 增加有机物投入:通过施用有机肥料、作物残茬还田等方式,增加土壤有机质的含量,促进微团聚体有机碳的积累。
莽山土壤有机碳及其空间分布格局何介南;谢寄托;肖毅峰;吴立潮;邓艳林;戴彦焯【摘要】根据标准样地取样和实验室得出的数据及莽山第二次土壤普查资料,估算莽山土壤有机碳的含量和储量。
结果表明,土壤有机碳含量大小顺序为:黄棕壤>山地黄壤>红壤>紫色土。
莽山土壤有机碳总储量约为3.436×106 t,各类型土壤碳储量从大到小依次为:山地黄壤>黄棕壤>红壤>紫色土>草甸土,莽山主要土壤类型有机碳平均密度为195.35 tC·hm-2。
莽山不同土壤类型的有机碳平均密度从大到小依次为:草甸土>黄棕壤>山地黄壤>红壤>紫色土,空间分布在106.85~216.83 tC·hm-2范围内变动。
莽山表层土壤(0~20 cm)有机碳密度差异较大,变化范围在41.74~85.67 tC·hm-2之间,面积加权平均值为75.30 tC·hm-2。
莽山表层(0~20 cm)土壤有机碳储量为1.493×106 t,占莽山土壤有机碳库总碳储量38.55%。
%According to the field plot sampling and the data derived from laboratory and data from the Second Soil Survey of Hunan Province, the soil organic carbon reserves and density were estimated. The results show that the organic carbon contents in different type soils ordered from big to small were as follows:yellowbrown>mountain yellow>red>purple soil, the total amount of soil organic carbon of mountain Mangshan was about 3.436×106 t;the carbon stocks in main soil types in the mountain area ranked with the order:mountain yellow>yellow brown soil>red>purple soil>meadow soil, and the average value of carbon densities was 195.35 t·hm-2;the soil organic carbon average densities in Mangshan different soil types were in the order:yellow brown soil>meadow soil>mountain yellow>red>purple soil, the spatialdistr ibution changed in the range of 106.85~216.83 t·hm-2;the topsoil (0~20 cm) organic carbon densities of each soil layers in Mangshan had larger differences, ranging between 41.74~85.67 t·hm-2, and the area weighted average value was 75.30 t·hm-2;the surface layer (0~20 cm) soil organic carbon reserves was 1.493×106 t, accounting for 38.55%of the total carbon stock of the soil organic carbon in Mangshan.【期刊名称】《中南林业科技大学学报》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】5页(P72-76)【关键词】土壤有机碳;土壤有机碳储量;空间分布;莽山【作者】何介南;谢寄托;肖毅峰;吴立潮;邓艳林;戴彦焯【作者单位】中南林业科技大学,湖南长沙410004;中南林业科技大学,湖南长沙410004;中南林业科技大学,湖南长沙410004;中南林业科技大学,湖南长沙410004;中南林业科技大学,湖南长沙410004;中南林业科技大学,湖南长沙410004【正文语种】中文【中图分类】S714作为温室气体的CO2,地球表面对太阳热量的吸收和散发被其浓度变化直接影响着,进而影响全球气候变化。
土壤全碳测定实验报告实验目的:本实验旨在通过测定土壤全碳含量,了解土壤中有机质的含量以及土壤的肥力状况,并对土壤质量进行评估。
实验原理:土壤全碳测定是通过定量测定土壤中有机碳的含量来评估土壤质量和肥力状况的常用方法之一。
有机碳是土壤中有机质的主要组成部分,其含量高低直接影响土壤的物理、化学和生物学性质。
本实验采用酸化铜氧化法测定土壤全碳含量。
酸化铜氧化法是一种常用的有机碳测定方法,原理上是将有机碳氧化为CO2,风化铜被还原为铜。
其中,土壤样品经过预处理后,添加硫酸铜溶液和液体硝酸,然后加热反应,使有机碳氧化生成CO2,并被稀硝酸捕集,通过测定捕集的CO2的体积可计算出土壤中有机碳的含量。
实验材料和仪器设备:- 土壤样品- 化学草酸- 硫酸铜溶液- 液体硝酸- 高压消解管- 电磁加热板- 试管- 酸碱滴定装置实验步骤:1. 准备土壤样品,将土壤样品收集并去除杂质,取所需重量的土壤样品放入高压消解管中;2. 加入适量的化学草酸,使土壤样品与草酸的比例为10:1,用搅拌棒充分混合;3. 加入适量的硫酸铜溶液和液体硝酸,使样品完全酸化;4. 将高压消解管放入电磁加热板上,加热至样品完全分解,产生CO2气体;5. 用试管将产生的CO2气体捕集起来,并用酸碱滴定装置测定CO2气体体积;6. 根据CO2气体的体积,计算出土壤中有机碳的含量。
实验结果和数据处理:根据测定所得的CO2气体体积,通过计算公式可以得到土壤中有机碳的含量。
将得到的数据整理并进行统计分析,比较不同样品之间的有机碳含量差异。
根据有机碳含量的高低,可以评估土壤质量和肥力状况。
实验结论:通过本实验测定土壤全碳含量,可以评估土壤质量和肥力状况。
有机碳含量高的土壤通常具有较好的肥力和较高的土壤质量;而有机碳含量低的土壤则相对瘠薄。
因此,合理调控土壤有机质含量,对于提高土壤肥力和改善土壤质量具有重要意义。
土壤碳氮磷分布特征
《土壤碳氮磷分布特征》
土壤是地球上最重要的自然资源之一,它不仅支撑着植物生长,还承载着大量的有机质和养分。
其中碳、氮、磷是土壤中重要的元素,它们的含量和分布特征对土壤的质量和植物生长起着重要作用。
在土壤中,碳的分布特征主要体现在有机质中。
有机质是土壤中最重要的碳源,它来源于植物残体和微生物的降解产物。
土壤中的有机质含量可以反映土壤的肥力和生物活性水平。
一般来说,有机质含量高的土壤更适合植物生长,并且能够更好地保持土壤水分和改善土壤结构。
氮是植物生长的重要元素,它主要存在于有机质和无机氮的形式。
土壤中的氮含量通常取决于有机质的分解速度和土壤中微生物的活性。
在一般情况下,有机质含量高的土壤通常也含有较高的氮,这对植物的生长十分有利。
磷是植物生长的另一个重要元素,它的分布特征主要影响着土壤的磷素供应能力。
土壤中的磷主要来自于岩石和有机物的磷酸盐,它对植物的生长和开花结果都十分重要。
一般来说,磷含量高的土壤更适合植物的生长,而磷含量低的土壤则需要通过施肥等手段来提高土壤的磷素供应能力。
总的来说,土壤中的碳、氮、磷分布特征对土壤的肥力和植物生长起着重要作用。
了解土壤中这些元素的含量和分布特征,有助于我们更好地利用土壤资源,提高土壤质量,并且更科学地进行农业生产。
收支类问题5土壤肥力收支(真题回顾·提分干货·热点狂练)真题统计考点分布考情分析/热点解读2023年重庆卷第12~13题土壤有机质的分解植被、土壤与自然地理环境的关系成为高考考查的热点。
高考对土壤肥力收支的考查,常以植被群落的分布及生长特征、土壤剖面图、土壤的理化特征统计图等为材料,设置地理实践情境,考查土壤肥力高或低的原因。
掌握土壤矿物质和有机质含量的收支分析角度,即可轻松破解此类试题。
2022年浙江卷第13~14题人类活动对土壤有机质的影响2022年湖南卷第18题土壤表层有机碳密度差异2020年浙江卷第3~4题地形对土壤地表疏松物质的迁移…………(2022·浙江卷·13~14题)将养殖场废弃物和农田秸秆等处理生成甲烷,并通过内燃发电机组进行发电,是生物质天然气利用的重要方式,既可发电还为农田提供优质肥料。
下图为该项目实施示意图。
完成下面小题。
1.影响该项目布局的主导因素是()A.原料B.交通C.市场D.劳动力2.处理后的沼渣、沼液施用于农田,会()A.减少土壤有机碳含量B.减弱土壤通气性C.改变土壤养分循环状况D.降低土壤微生物活性【答案】1.A 2.C【解析】1.根据材料信息可知,该项目主要依靠养殖场废弃物以及农田秸秆等为原料,产出电力和肥料等,原料的运输成本更高,所以其布局应该靠近原料产地,A选项正确;交通、市场、劳动力对其布局影响较小,BCD选项错误,所以选A。
2.根据材料和图示信息可知,处理后的沼渣、沼液是农田的优质肥料,可以增加土壤有机质含量,提高土壤微生物活性,提高土壤透气性,改变土壤的养分循环状况,C选项正确;ABD选项错误。
所以选C。
3.(2022·湖南卷·第18题)阅读图文材料,完成下列要求。
土壤有机质包括腐殖质、生物残体等,大多以有机碳的形式存在。
土壤有机碳密度是指单位面积内一定深度的土壤有机碳储量。
海南岛某自然保护区内保存着较完整的热带山地雨林,此地常受台风影响。
有机碳储量
有机碳储量是指地球上有机碳的总量,包括陆地和海洋中的有机碳。
有机碳储量是一个重要的生态指标,它能够反映地球上有机物的分布和数量,从而影响地球的碳循环和气候变化。
陆地上的有机碳储量主要存在于土壤、植物和动物中。
土壤中的有机碳储量最大,约占陆地有机碳总量的75%左右。
植物中的有机碳储量也很大,主要是通过光合作用将二氧化碳转化为有机物。
动物中的有机碳储量较小,但它们是生态系统中重要的消费者和分解者。
海洋中的有机碳储量也很大,主要存在于浮游生物、海草、珊瑚礁等生态系统中。
海洋中的有机碳储量约占地球上有机碳总量的50%左右。
全球有机碳储量的分布不均,主要集中在北半球和南半球的高纬度地区。
此外,不同生态系统中的有机碳储量也有很大差异,例如森林、草原、湿地等生态系统中的有机碳储量较高。
总之,地球上的有机碳储量是一个重要的生态指标,它对地球的碳循环和气候变化有着重要影响。
因此,了解有机碳储量的分布和变化情况对于生态保护和可持续发展具有重要意义。
商河县耕层土壤有机碳密度及储量研究杲广文【摘要】采用商河县2010年耕地地力评价有机质采样点的数据,运用 GIS 和地统计学相结合的方法,研究了商河县土壤有机质的密度及储量,并按照土类统计分析了不同土壤类型间的有机碳密度及储量差异。
研究表明,商河县土壤有机碳密度范围为1.69~5.17 kg/m2,平均3.44 kg/m2;有机碳储量为0.26×1010 kg。
按乡镇统计,有机碳密度最大值为玉皇庙镇3.65 kg/m2,最小值为郑陆镇3.15 kg/m2,有机碳储量最大值玉皇庙镇3.47×108 kg,最小值张坊乡0.92×108 kg;按土壤类型统计,有机碳密度最大的为湿潮土3.46 kg/m2,最小为风沙土3.29 kg/m2,有机碳储量最大为潮土10.38×108 kg,最小为褐土化潮土1.34×108 kg。
%Using organic sampling datas in fertility evaluation of cultivated land in Shanghe county in 2010, using Geographic Information System (GIS)technology anc geostatistics,SOC density and storage in Shanghe country have been studied.According to the statistics of soil types,differences of SOC density and storage between different soil types have been analyzed.It is showed that the SOC density in Shanghe is1.69~5.17kg/m2 ,and the average value is 3.44kg/m2 .SOC storage is2.06×10 10 kg.According to the statistics of the villages and towns,the maximum value of density is3.65kg/m2 in Yuhuangmiao town, and the minimum value is 3.15kg/m2 in Zhenglu town.The maximum value of the SOC storage is 3.47× 108 kg in Yuhuangmiao town,and the minimum value is 0.92 ×108 kg in Zhangfang town.According to statistics of soil types,the maximum value of the density is 3.46kg/m2 in moist soil,while theminimum value is 3.15kg/m2 in sand soil.The maximum value of SOC storage is 10.38×108 kg in fluvo aquic soil, and the minimum value is1.34×108 kg in cinnamonazation alluvial soil.【期刊名称】《山东国土资源》【年(卷),期】2014(000)008【总页数】3页(P27-29)【关键词】商河县;GIS;有机碳密度;有机碳储量【作者】杲广文【作者单位】山东天诚国土规划设计院有限公司,山东济南 250014【正文语种】中文【中图分类】S151.9;S1590 引言土壤有机碳库作为全球碳库的重要组成部分,对全球气候变化及生态系统的稳定性有着不可估量的作用。
不同树龄橡胶树林地土壤有机碳含量与储量特征摘要:作为陆地生态系统中最大的碳库,土壤有机碳储量的研究受到广泛的关注。
土壤含量的变化会影响植物对水分和营养元素的吸收,进而影响生产量。
研究幼林早期(2龄)、幼林晚期(7龄)、开割树(16龄)和老龄即将更新树(30龄)4种不同树龄橡胶树林地的土壤有机碳含量与储量特征。
结果表明:(1)不同树龄橡胶树林地各土壤层次土壤有机碳含量变化不大,但普遍表现为表层土壤有机碳含量高于平均值,下层土壤有机碳含量低于平均值,中间两层的变化不大;(2)不同树龄橡胶树林地土壤有机碳含量介于6.03~7.78g/kg之间,高低排序为幼林晚期>老龄即将更新树>幼林早期>开割树;(3)胶林有机碳储量主要决定于其土壤有机碳含量和土壤容重,不同树龄橡胶树林地土壤有机碳储量介于61.33~74.29t/hm2之间,高低排序为老龄即将更新树>幼林晚期>幼林早期>开割树。
关键词:不同树龄;橡胶林;土壤有机碳;含量;储量1材料与方法1.1试验地概况研究地点位于云南省南部,西双版纳傣族自治州勐腊县勐腊农场五分场二队试验区。
该试验区气候属典型的北热带湿润季风气候,其特点是热量丰富,夏无酷热,冬无严寒,降水充沛,一年分干湿两季,年均温21.5~28.5℃,全年日平均气温≥10℃,年太阳辐射4856.7MJ/m2,年日照2100h;历年平均降雨量为1607mm;年平均相对湿度83%。
常风年均风速2~2.5m/s。
试验区土壤为热带红土壤。
,土层厚度约100cm,多为砂粘壤土,pH4.5~5.5,有机质含量中等,富钾而缺磷。
1.2材料研究土壤为4种不同树龄橡胶树林地土壤:幼林早期、幼林晚期、开割树、老龄即将更新树。
1.3方法取样时间为2008年7~8月的晴天上午。
每个林段中随机设置4个样地,每个样地面积为20m×20m,并分0~15、15~30、30~45、45~60cm4个层次采集土壤样品。
取其平均值作为每种树龄橡胶树林地的最终分析结果。
广西土壤有机碳含量及空间分布特征【摘要】根据广西第二次土壤普查结果,采用GIS技术估算广西土壤有机碳储量及空间分布规律,结果表明,在标准剖深下(0~100cm)广西陆地土壤有机碳含量约为16.80×108 t ;土壤有机碳密度变幅在0.9~28.5 kg/m2之间;砖红壤、红壤和赤红壤的土壤有机密度分别为4.87kg/m2、10.45 kg/m2和4.74kg/m2,三者占广西土壤面积的47.70%;广西平均土壤碳密度为8.37 kg/m2。
广西土壤有机碳密度总的分布规律是北部山区高于中部丘陵、盆地地区,其中桂东北和桂西北的碳密度在7~29 kg/m2范围内;桂南大部分地区的碳密度在0~7 kg/m2范围内变化;全区土壤有机碳密度主要在5~11 kg/m2范围内变化。
【关键词】广西;土壤有机碳库;土壤碳密度;GIS陆地生态系统碳循环是全球碳循环的重要组成部分,土壤碳库是陆地最大的碳储库。
土壤有机碳的积累和分解的速率直接影响着大气中CO2浓度的变化,作为温室气体的CO2,对全球的温度变化起着关键作用,大气CO2浓度的上升、全球气候变暖,使土地利用模式及其变化对土地生态系统碳循环的影响研究成为当前的热点和难点。
全球1m深土壤的有机碳含量约为1500Pg C,是植被碳库(550±100 Pg C)的3倍,大气碳库(805 Pg C)的2倍。
土地利用变化主要对0~20cm土层内的土壤有机碳产生影响,且对第一层的影响比第二层的大。
陆地生态系统是人类活动最频繁的地方,任何微小的扰动变化都可能影响到大气和土壤之间碳循环的平衡,进而改变人类的生存环境。
因此不论是从研究地球各个圈层之间的物质循环还是从认识自然资源以便为人类更好的利用,都具有重要的参考价值和指导意义。
土壤有机碳储量研究一般是按照植被类型、土壤类型、生命带或模型法来做统计。
1 研究地区和研究方法1.1 自然概括广西壮族自治区地处祖国南疆,位于东经104°26’—112°04’,北纬20°54’—26°24’之间,北回归线横贯全区中部。
第34卷第6期2014年12月水土保持通报Bulletin of Soil and Water ConservationVol.34,No.6Dec.,2014 收稿日期:2013-10-31 修回日期:2013-12-10 资助项目:国家自然科学基金项目“富铝土—有机污染物相互作用中自由基的产生、稳定及迁移”(41273138);国家自然科学基金优秀青年项目(41222025) 作者简介:包承宇(1988—),男(汉族),云南省昆明市人,硕士研究生,研究方向为土壤资源和地理信息系统。
E-mail:vipbcy1226@qq.com。
通信作者:潘波(1976—),男(汉族),湖北省枝江市人,博士,教授,主要从事土壤环境中污染物行为研究。
E-mail:panbocai@gmail.com。
云南省土壤有机碳储量估算及空间分布包承宇,曾和平,张梦妍,李浩,潘波(昆明理工大学环境科学与工程学院,云南昆明650500)摘 要:根据云南省第二次土壤普查资料,采用土壤类型法估算了云南省主要土壤类型的有机碳(SOC)密度和储量,并对云南省土壤有机碳密度的空间分布差异和影响土壤有机碳储量的主要因子进行了分析。
结果表明,云南省0—20cm土层平均SOC密度为59.77t/hm2,SOC储量为2.30×109 t;0—100cm土层平均SOC密度为159.95t/hm2,SOC储量为6.15×109 t,占全国储量的7.28%,占全球陆地生态系统SOC储量的0.41%;其中SOC储量占前4位的土壤类型为红壤、黄棕壤、赤红壤、棕壤,不同深度下4者之和约占云南省总储量的60%。
在土壤有机碳密度空间分布上,SOC密度分布最高的区域为云南省西北部和东北部地区,其次是西部的横断山脉和东部的云南高原地区,而以紫色土为主的中北部地区SOC密度则最低。
由于降雨量、温度、海拔和土地利用类型的共同影响,导致了区域内的SOC密度分布不均,其中降雨量、温度和海拔等自然因素是影响SOC密度分布的主要因子。
《植树造林地的土壤有机碳分布特征及其影响因素研究》篇一一、引言随着全球气候变化和生态环境恶化的日益严重,植树造林已成为应对这些问题的有效手段之一。
而土壤有机碳作为森林生态系统的重要组成部分,其分布特征及其影响因素的研究对于了解森林生态系统的碳循环、优化植树造林策略、提高森林生态系统的碳汇能力具有重要意义。
本文以植树造林地的土壤有机碳为研究对象,探讨了其分布特征及影响因素,以期为提高森林生态系统的碳汇功能提供科学依据。
二、研究区域与方法(一)研究区域本研究选择国内多处植树造林区域为研究对象,包括不同地域、气候和土壤类型的地区,以保证研究的广泛性和代表性。
(二)研究方法1. 土壤样品采集:在各植树造林区域,按照一定的空间布局和深度要求采集土壤样品。
2. 土壤有机碳测定:采用化学分析法测定土壤样品中的有机碳含量。
3. 数据处理与分析:运用统计分析方法,分析土壤有机碳的分布特征及其与影响因素的关系。
三、植树造林地的土壤有机碳分布特征(一)垂直分布特征研究发现在不同植树造林区域,土壤有机碳的垂直分布呈现出一定的规律性。
表层土壤(0-20cm)的有机碳含量较高,随着土层深度的增加,有机碳含量逐渐降低。
在深层土壤中,有机碳的分布较为稳定。
(二)水平分布特征在水平方向上,植树造林地的土壤有机碳含量受到地形、植被、气候等因素的影响,呈现出明显的空间异质性。
一般来说,地势平坦、植被丰富、气候适宜的地区,土壤有机碳含量较高。
四、影响因素分析(一)植被类型与覆盖度植被类型与覆盖度是影响土壤有机碳含量的重要因素。
不同植被类型和覆盖度对土壤的保水保肥能力、根系分泌物及凋落物的输入等具有不同的影响,从而影响土壤有机碳的含量和分布。
一般来说,植被类型丰富、覆盖度高的地区,土壤有机碳含量较高。
(二)气候条件气候条件对土壤有机碳的分布和稳定性具有重要影响。
温度和降水是影响土壤有机碳分解和积累的关键因素。
适宜的温度和降水条件有利于植被生长和土壤微生物活动,从而促进土壤有机碳的积累。
2021年34卷3期VoL 34 No. 3西南农业学掖Southwest China Journal of Agricultural Sciences610文章编号:1001 -4829(2021)3 -0610-08DOI : 10.16213/j. cnki. scjas. 2021.3.022不同模型预测土壤有机质含量空间分布对比分析李梦佳2,王磊2,刘洪斌1A,武伟巧(1.西南大学资源环境学院,重庆400716;2,西南大学计算机与信息科学学院,重庆400715 ;3,重庆市数字农业重点实验室,重庆 400716)摘要:【目的】探究土壤有机质含量空间分布预测模型的差异。
【方法】在重庆市长寿区采集5162个土壤样点,结合地形、气候、植被和成土母质等9个环境变量,利用分类与回归树(CART )、随机森林(RF )、随机森林残差克里格(RFRK )和普通克里格(0K )4种预测模型对研究区土壤有机质含量空间分布进行预测制图,并利用平均绝对误差(MAE )、均方根误差(RMSE )、决定系数(M )和整体评价指标(GPI )评价模型精度。
【结果】预测模型整体精度由低到高排序为(人1^<1^<1^1世<0心在不同预测模型绘制的空间分布图中,土壤有机质含量空间分布的总体趋势一致,但在局部细节中存在差异。
【结论】在采样密度较大区域,可以不借 助辅助变量直接预测土壤有机质含量。
关键词:土壤;有机质;预测模型;空间分布;对比中图分类号:S15& 9文献标识码:AContrastive Analysis of Spatial Distribution of Soil Organic Matter Content Predicted by Different ModelsLI Meng-jia 1'3 ,WANG Lei 1'3 ,UU Hong-bin 1'3* ,WU Wei 2'3(1. College of Resources and Environment ,Southwest University ,Chongqing 400716,China ;2. College of Computer and Information Science ,Southwest University ,Chongqing 400715,China ;3. Chongqing Key Laboratory of Digital Agriculture ,Chongqing 400716,China)Abstract : [ Objective] The present paper aimed to explore the differences in the spatial distribution prediction models of soil organic mattercontent. [Method] A total of 5162 soil samples were collected from Changshou ,Chongqing. The samples were divided into calibration (80 % ) and validation (20 % ) sets. Ordinary Kriging ( OK) ,Classification and Regression Tree ( CART) ,Random Forest ( KF) and RandomForest with Residual Kriging ( RFRK) were applied to predict the spatial distribution of soil organic matter content using nine environmentalvariables (Elevation ,Relative Slope Position, Valley Depth ,Topographic Wetness Index, Vertical Distance to Channel Network , Normalized Difference Vegetation Index , Average Annual Temperature , Average Annual PrecipNation and Soil Parent Material). Model accuracy is evalu ated by mean absolute error ( MAE ) , root mean square error ( RMSE ) , coefficient of determination (7?2) and global performance indicator (GPI). [ Result]The overall accuracy of the prediction model rank (from high to low) was OK,RFRK,RF and CART. The overall trend ofspatial distribution of soil organic matter content predicted by different models was similar. [ Conclusion] Studies have shown that in areas with large sampling densities , the soil organic matter content can be directly predicted without the aid of auxiliary variables , providing a scientific reference for the prediction and mapping of the spatial distribution of soil organic matter content.Key words : Soil organic matter ; Prediction model ; Spatial distribution ; Comparison【研究意义】土壤有机质(Soil Organic Matter, SOM )是土壤的重要组成部分,与土壤肥力存在正相关关系,是反映土壤肥力的重要特征,与环境、大气圈、生物圈等的可持续发展存在联系受到不收稿日期:2020 - 09 - 07基金项目:国家科技支撑计划项目(2008BADA4B10);中央高校 基本科研业务费专项(XDJK2016D041)作者简介:李梦佳(1994 -),女,河北沧州人,硕士研究生,主要 从事土地信息系统研究,E-mail : ***************; *为通讯 作者:刘洪斌,E-mail : lhbin@ swu. edu. cn o同因素的综合影响,具有高度的空间差异性。
土壤有机碳含量单位土壤有机碳含量是衡量土壤质量和生态系统健康的重要指标之一。
它对土壤肥力、水分保持能力、碳循环以及全球气候变化有着重要影响。
本文将从不同角度介绍土壤有机碳含量的意义、影响因素以及其对人类生活的重要性。
一、土壤有机碳含量的意义土壤有机碳是指土壤中有机物质的含量,包括残体、根系、微生物和土壤动物的遗体和排泄物等。
它是土壤肥力的重要组成部分,对提高土壤保肥能力、改善土壤结构、增加土壤肥力有着重要作用。
同时,土壤有机碳还能够增加土壤的保水能力,促进植物生长,维持生态平衡。
二、土壤有机碳含量的影响因素1. 植被类型:不同植被类型下的土壤有机碳含量存在差异。
草地和森林等植被类型下的土壤有机碳含量较高,而农田和沙漠等植被类型下的土壤有机碳含量较低。
2. 土壤类型:不同土壤类型的有机碳含量也存在差异。
例如,黑土和沼泽土等土壤类型的有机碳含量相对较高,而沙质土壤和砂岩土壤等土壤类型的有机碳含量较低。
3. 气候条件:气候条件对土壤有机碳的积累和分解起着重要影响。
温暖湿润的气候有利于有机碳的积累,而干旱和寒冷的气候则有利于有机碳的分解。
4. 土壤管理措施:农业、园林和土地利用方式等对土壤有机碳含量也有重要影响。
合理的耕作制度、绿肥覆盖和有机肥的施用可以促进土壤有机碳的积累。
三、土壤有机碳含量对人类生活的重要性1. 保护土壤肥力:土壤有机碳是土壤肥力的重要组成部分,合理管理土壤有机碳可以保护土壤肥力,提高农田产量,保障粮食安全。
2. 保护水资源:土壤有机碳可以增加土壤保水能力,减少水分蒸发和径流,保护水资源,维持水循环平衡。
3. 缓解气候变化:土壤有机碳的积累能够吸收大量的二氧化碳,减少温室气体的排放,有助于缓解全球气候变化。
4. 保护生物多样性:土壤有机碳是土壤生物的主要营养来源,有机碳含量的提高可以促进土壤生物多样性的保护和生态系统的健康发展。
土壤有机碳含量是衡量土壤质量和生态系统健康的重要指标。
合理管理土壤有机碳,提高土壤肥力和水分保持能力,对于可持续农业发展、生态环境保护以及人类社会的可持续发展具有重要意义。
杭州余杭区农田耕层土壤有机碳空间分布特征及其影响因素朱真令;麻万诸;龙文莉;任周桥;邓勋飞;陈晓佳;沈建国;吕晓男【摘要】利用杭州市余杭区耕地地力调查采集的2 814份土壤样品,基于GIS技术研究了余杭区耕层土壤有机碳(topsoil organic carbon, TOC)的空间分布状况,并探讨了影响该地区TOC的因素.结果显示,余杭区TOC密度大致以崇贤镇为中心、以仓前镇为副中心呈辐射状向周围递减,全区TOC密度达46.3 t·hm-2,高于全国平均水平.从立地条件看,TOC密度表现为水网平原>河谷平原>低山丘陵>滨海平原.从耕层理化性状来看,随着耕层黏粒量的增加,TOC密度逐渐增大,表现为砂土<壤土<黏壤土<黏土;近中性和中性的TOC密度较高,酸性和碱性的土壤都不利于土壤固碳;阳离子交换量(cation exchange capacity,CEC)较大的土壤固碳能力较强;在一定范围内TOC随着容重的增加而减少,但过高的容重也会增加TOC密度.从耕层养分看,全氮、速效钾均与TOC密度成正相关.在土地利用方面,耕地的TOC密度略高于园地.从土壤类型看,各类土壤的TOC密度存在差异,表现为水稻土>潮土>粗骨土>石灰(岩)土>红壤>紫色土>黄壤,水稻土TOC密度和有机碳库储量均最大,黄壤最小.【期刊名称】《浙江农业学报》【年(卷),期】2015(027)011【总页数】8页(P1990-1997)【关键词】耕层土壤有机碳;空间分布;有机碳密度【作者】朱真令;麻万诸;龙文莉;任周桥;邓勋飞;陈晓佳;沈建国;吕晓男【作者单位】浙江农林大学环境与资源学院,浙江临安 311300;浙江省农业科学院数字农业研究所,浙江杭州 310021;浙江省农业科学院数字农业研究所,浙江杭州310021;浙江省农业科学院数字农业研究所,浙江杭州 310021;浙江省农业科学院数字农业研究所,浙江杭州 310021;浙江省农业科学院数字农业研究所,浙江杭州310021;浙江省农业科学院数字农业研究所,浙江杭州 310021;杭州市余杭区农业生态与植物保护管理总站,浙江余杭311100;浙江农林大学环境与资源学院,浙江临安 311300;浙江省农业科学院数字农业研究所,浙江杭州 310021【正文语种】中文【中图分类】S153.6近几十年来,由大气中的温室气体引发的全球变暖问题备受人们关注。
实验六 土壤中有机碳的测定:TOC仪测定法一、实验目的和要求1. 掌握利用TOC分析仪测定土壤有机碳的方法2. 了解土壤有机碳在环境科学研究的意义二、实验原理广泛分布于地球表面的陆地和水体中的土壤和沉积物中的有机碳包含多种物质,从简单的糖类,到复杂的大分子蛋白质、脂肪和有机酸等。
土壤有机碳在土壤中含量并不高,一般在5%以下。
土壤中有机碳还是土壤形成的主要标志。
土壤有机碳的复杂组成使其具有许多特性,例如,它与重金属离子和水氧化物相结合,既而形成水溶性和不溶性复合体;可以与粘土矿物和颗粒物相结合;吸附各种污染物;吸收和释放植物营养元素;保持土壤水分等。
因此,土壤有机碳对土壤的性质以及各种污染物在土壤中的歉意和转化有很大的影响是环境分析测定的基本项目之一。
此外,在全球气候变化的研究中,碳循环处于一个极其重要的核心地位,而土壤有机碳是全球碳循环的重要组成部分,对于大气二氧化碳的固定或释放有重要影响。
在环境演化研究中,土壤中的有机碳含量是重要的气候替代指标。
因此,准确测定土壤中总有机碳含量具有重要意义。
土壤有机碳的测定过程包括样品氧化合检测两部分。
样品氧化可有干法氧化合湿法氧化,本实验采用干法氧化,即燃烧法。
干烧法是将土壤样品置于炉中通过高温燃烧,使其中的有机碳氧化成CO2,然后通过滴定法、重量法、热量法、分光光度法和气相色谱技术测定CO2量,并最终计算出TOC的含量。
有机质燃烧不充分时可能产生一定量的CO,为将其完全转化成CO2,经常需要借助一些过渡金属,如Pt、Cu、Ir、Ni等的氧化物进行催化氧化。
当燃烧温度过高时,诸如碳酸盐类矿物会发生分解释放出CO2,因此,在测定前,通常需要去除土壤样品中的所有碳酸盐矿物。
三、仪器、试剂和材料1. 仪器及设备TOC仪、天平、分析筛(100目)、烘箱、样品舟(陶瓷舟)2. 主要试剂盐酸溶液(1 M)量取85ml浓盐酸,边搅动边缓慢倒入500ml水中,用水稀释至1000ml,混匀。
第!"卷第#期$%%#年&月水土保持学报’()*+,-(./(0-,+12,34*5(+64*7,30(+8(-9!":(9#/4;9,!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!$%%#黄土高原地区土壤有机碳估算及其分布规律分析"徐香兰!,张科利!,$,徐宪立!,彭文英!(!9北京师范大学资源与环境科学系,北京!%%<"=;$9黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,陕西杨陵"!$!%%)摘要:黄土高原地区开展退耕还林还草,不仅会改变生态环境,也势必培育土壤,影响全球碳循环。
要准确预测退耕还林对黄土高原乃至全球未来环境的影响作用,需要估算目前黄土高原地区土壤有机碳量。
根据第二次土壤普查资料和土壤类型图,计算了黄土高原地区表层土壤有机碳密度和储量。
结果表明,黄土高原地区%!$%>?土壤有机碳密度变幅为%9@@!!$9!<A B5/?$,其中大部分土壤有机碳密度集中在!!CA B5/?$,土壤有机碳面积平均加权值为$9C&A B5/?$,总储量为!%@<D B。
此结果可为水土保持的环境效益评价提供背景资料,以便通过对比分析退耕还林前后的土壤碳密度,预测未来区域生态环境状况。
关键词:黄土高原;土壤有机碳;水土保持;全球变化中图分类号:/!=<9=文献标识码:E文章编号:!%%&F$$C$($%%#)%#F%%!#F%#!"#$%#&’%($)%*+$%,-#-./($%0#$%-1,2!,%&3)1#-%45#)*,-,-6,7((8&#$7#+G HG0,+B F-,+!,I J E:KL4F-0!,$,G HG0,+F-0!,M N:K24+F O0+B!(!!"#$%&’(#)’*+,#-*.&/#-%)01)23&*)(#)’%45/3#)/#-,6#373)89*&(%4:)32#&-3’;,6#373)8!%%<"=;$!5’%’#<#;=%>*&%’*&;*+5*341&*-3*)%)0"&;4%)0?%&(3)8*)=*#--@4%’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前言土壤是陆地生态系统中最大且周转最慢的碳库,而土壤碳主要以有机碳形式存在。
地统计分析土壤有机碳含量分布
土壤特性的空间变异研究一直是个被关注的热点,但对土壤物理性质、土壤盐分变化问题的研究较多1,2,对土壤养分空间变异性的研究则相对较少。
90年代,随着发达国家精确农业技术的发展和GIS的广泛应
用3,4,土壤特性的空间变异研究得到了众多学者的关注。
邛海盆地是凉山彝族自治州所在地,农业人口约占总人口的66.4%,土地肥沃,自流灌溉便利,是国家和四川省农业综合开发重点区。
因此,如何合理
利用土地和如何进行生态环境保护是该区经济发展面临的重大课题。
本研究通过分析该区土壤有机碳含量的影响因子,旨在为优化土地资
源管理措施和保护生态环境提供参考。
1材料与方法
1.1研究区基本概况
邛海盆地地处川西高原,属亚热带高原季风气候,年平均气温17.2℃,日照充足,雨量充沛;该区以红壤、黄红壤为主,局部地区的红壤达
海拔2100m以上。
1.2数据来源与预处理
数据源于西昌2006年测土配方施肥国家补贴项目土样化验分析汇总表,共提取392个采样点。
基于Arc-GIS9.3生成样点分布图如图1所示。
1.3常规统计分析
利用ArcGIS9.3中地统计模块,统计出土壤有机碳含量的基本特征性
数据。
1.4地统计学基本理论
传统统计学理论是纯随机变量,但很多土壤性质在空间上并不完全独立,而在一定范围内存有着空间相关性。
地统计学方法以半方差函数
和Kriging插值为基本工具,能对既具有随机性又具有结构性的各种
变量在空间上的分布进行研究5。
半方差函数能较好地描述区域化变量的空间分布结构性和随机性,其中一些重要参数,可反映区域化变量
在一定尺度上的空间变异和相关水准,是研究土壤特性空间变异性的
关键,同时也是进行精确Krigking插值的基础6,式中,r(h)为半方差函数;h为样点空间间隔间距,即步长;N(h)为间隔距离为h时的所有观察样点的成对数;Z(xi)和Z(xi+h)分别是区域化变量Z(x)在空间位
置xi和xi+h的实测值。
若h为横坐标,r(h)为纵坐标绘制函数曲线图,称为半方差函数曲线图,它可直接展示Z(x)的空间变异特点。
克
里格插值,是地统计学的主要内容,它是通过对已知样本点赋权重来
求得未知点的值。
式中,Z(x0)为未知采样点的值;Z(xi)为未知样点
周围的已知样本点的值;i为第i个已知样本点对位置样点的权重;n
为已知样本点的个数。
1.5空间分布特征分析
缓冲区分析是通过生成相关空间实体的缓冲区,以判断空间实体影响
范围的过程8。
本研究以土壤质地、城镇、邛海和河流为影响源,建立不同距离的缓冲区,以分析有机碳含量的变化情况。
2结果与分析
2.1常规统计分析
基于ArcGIS9.3的地统计模块,对采样数据进行常规描述性统计(见
表1)。
从偏度上看,呈右偏态分布。
变异系数反映空间变异性水准,
通常认为变异系数CV≤10%为弱变异性,10%<CV<100%为中等变异性,CV≥100%为强变异性9。
表1可知,其分布属中等变异性。
2.2空间变异分析
2.2.1半方差分析
上述分析只能反映采样点中有机碳含量特征,难以完全反映整个研究
区的空间分布信息,即空间结构性、随机性、相关性和独立性等。
运
用地统计学方法可以较好地弥补上述缺陷10。
根据球状理论模型得出
相对应参数如表2所示。
土壤养分分布由结构性因素和随机性因素决定。
结构性因素,如气候、母质、地形、土壤类型、自然因素等;随
机性因素,如施肥、耕作措施、种植制度等各种人为活动,使得土壤
养分的空间相关性减弱,朝均一化方向发展。
从结构性因素的角度来看,块金值与基台值的比例可以表明系统变量的空间相关性水准,比
例<25%时,系统具有强烈空间的相关性;比例在25%~75%时,系统具有中等空间相关性;比例>75%时,系统空间相关性很弱11。
由表2
可知,块金值与基台值之比为0.552,由此可见,邛海盆地土壤有机碳空间变异体现为中等强度的空间相关性,且以随机变异为主。
2.2.2空间分布特征
在以上分析的基础上,采用Kriging法进行最优内插,得到土壤有机
碳分级图(见图2)。
高值区位于西昌市主城区东南部和邛海海域东南部,且以斑块形式存有。
低值区位于邛海海域东北部,并由该低值中心向
西北方向递增。
2.3土壤有机碳影响因素分析
2.3.1土壤质地
由表3可知,土壤有机碳含量表现为中壤>重壤>轻壤>砂>砂土,经方
差检验其差异均达极显著水平(F=8.213,P=0.000)。
其中重壤、轻壤、中壤中有机碳含量明显高于砂土和砂壤,重壤、轻壤、中壤中有机碳
含量差异未达明显水平,砂土和砂壤中有机碳含量差异也均未达显著
水平(见表3)。
不同质地的土壤,肥力特性不同,因此有机碳含量也不相同。
2.3.2土壤pH值
土壤pH值常通过影响微生物的活动显著影响土壤有机碳的含量及空
间分布,微生物最适宜中性环境下活动,强酸或强碱条件下其活动受
到抑制。
从研究区不同pH的土壤有机碳含量来看,中性土壤>微酸性
土壤>微碱性土壤>酸性土壤。
经方差检验,其差异达极显著水平
(F=4.216,P=0.006)(见表4)。
其中,中性条件下土壤有机碳含量明显高于其他范围pH值的有机碳含量。
主要是因为土壤pH值在7.0左右,微生物较活跃,有利于分解有机质,促进了土壤碳素的释放。
土壤pH
值过高或过低,都限制了微生物分解有机质的能力,从而土壤中有机
碳含量偏低。
2.3.3西昌市影响分析
为分析西昌市城市化进程对其城乡交错带土壤碳素含量的影响,选取
最具典型的西昌市主城区为例,采用GIS空间分析中的缓冲区分析方
法进行了研究。
其具体做法是以西昌市主城区作为面实体影响源,分
别建立0.4km、0.8km、1.2km、1.6km和2.0km的缓冲区,探讨主城区
对城乡交错带土壤碳素含量的影响。
通常,相关系数在0.8-1.0为极
强相关,0.6-0.8为强相关,0.4-0.6为中等水准相关,0.2-0.4为弱
相关,0.0-0.2为极弱相关或无相关。
分析显示城镇对土壤有机碳含量影响属于强相关性(见图3)。
这主要是因为在城市周边人为因素造成的,如生活垃圾、工矿业废渣、污泥、塑料废弃物等,对土壤资源侵占、
污染,而使土壤养分遭到破坏。
2.3.4邛海影响分析
作为四川第二大淡水湖的邛海对西昌市的降雨、气温、土地利用等也
有较大的影响。
以邛海作为面实体影响源,分别建立0.3km、0.6km、0.9km、1.2km和1.5km的缓冲区,分析显示呈现极强的相关性(见图4)。
总体水平上随着缓冲区距离的增加,其含量也增加。
这主要是因
为大量侵蚀、搬运、沉积作用使得较大的土壤颗粒堆积在湖岸,一般
来说土壤颗粒越大保肥性越弱,从而土壤有机碳含量低。
2.3.5河流影响分析该区水系相对密集,为反映河流对土壤有机碳含量的影响,以
河流作为线实体影响源,分别建立0.1km、0.2km、0.3km、0.4km和
0.5km的缓冲区,分析显示其呈极强的正相关(见图5)。
随着缓冲区距
离的增加,其含量也明显增加。
这主要是因为河流流水搬运、沉积作
用使得土壤表现近河岸粗远河岸细。
一般来说颗粒大的土壤保水性差,吸附、保持养分能力差,且土中有机养分分解迅速。
3结语
本研究从结构性因素和随机性因素两方面,分析了研究区域内土壤有
机碳含量变化的情况,表现其空间变异显著。
运用GIS的地统计分析,能够更直观地反映土壤有机碳的空间分布,为该区资源配置提供决策
支持。
地统计分析土壤有机碳含量分布。