基于GIS的普定县土壤有机碳密度及碳储量研究

基于普定县第二次土壤普查的土壤剖面数据,结合普定县土壤图、土地利用现状图、土壤容重数据和土壤有机质含量数据,在GIS技术的支持下,对普定县土壤有机碳密度和储量进行了估算和分析。结果表明普定县碳储量为1 326.75×104t,平均碳密度为12.29kg/m2。研究区碳密度分布规律是南低北高,土壤碳密度主要在0～40 kg/m2之间,在10～20 kg/m2之间时达到面积比值最大值。随高程和坡度的增加,研究区碳储量的分布情况呈现出一种类似正态分布的曲线,总体而言,普定县土壤有机碳储量相对贫乏。     

基于ArcGIS的土壤有机碳密度及储量计算

文章建立了基于栅格GIS的计算方法,以GIS空间分析模型为基础,在ArcGIS支持下,提取模型所需数据,实现栅格图层空间叠合运算及统计分析,获得了土壤有机碳密度分布图,并统计了土壤有机碳储量;以安徽省舒城县土壤为例进行分析,与土壤类型法比较,由于GIS方法的空间插值计算考虑了决定土壤有机碳密度及储量的土壤属性空间变异性,获得了较精确的结果,为统计土壤有机碳密度及储量提供了一个可能的途径。     

三峡水库消落带湿地碳储量及空间格局特征

以GIS为支撑,以三峡水库消落带的空间关系、高程变化和坡度分布为基础,分析了三峡水库消落带碳储量的空间格局。结果表明,三峡水库消落带碳储量(单位:tC)约为514 862.3 tC;不同高程带碳储量变化由高到低依次为高程带160～170 m、150～160 m、170～175 m、145～150 m,其中高程带160～170 m的碳储量最高为229 367.46 tC;不同坡度带碳储量变化由高到低依次为坡度带5°～15°、0°～5°、15°～25°,其中坡度大于25°的区域,由于水流冲刷和基岩出露,植被生长稀少,因此不考虑其地上部分和地下部分碳储量,估算该区域碳储量为0,这也是不同高程带和不同坡度带计算出来的碳储量相差较大的原因。研究认为三峡水库独特的调节方式和消落带植被夏季生长茂盛可吸收并积累大量碳,具有较大的碳汇潜力;同时在迭加土壤、气候、人为干扰等多种因素后,碳储量表现出了明显的沿高程梯度和坡度梯度变化的趋势。     

中国山区类型划分及其空间格局特征

科学界定山区范围,认识中国山区空间格局特征,为中国贫困山区精准扶贫战略因地施策提供决策支撑。论文基于海拔、坡度和起伏度多指标结合的地貌形态分类体系,运用空间分析工具对90m分辨率的SRTM数据进行处理,获取中国山地面积,结合县域行政区划和不同地貌类型面积比例,构建一套可量化的中国山区分类体系,对中国山区范围进行量化。研究结果表明:中国山区面积占国土面积的74.70%;从山区分布的总体格局看,山地县比例最大,占全国面积42.36%,丘陵县比例最小,仅占全国面积的12.55%;从地带分异格局看,东部和中部地区平原县面积占比最大,分别占东部和中部国土面积的62.64%和55.21%,西部地区的山地县占比最大,占西部国土面积的54.52%;从省域分布格局看,我国大陆地区有14个省级单元的山区比例高于60%,宁夏、青海、云南、贵州、甘肃和西藏7个省(自治区)的山区比例均高于99%,是中国山区分布最集中连片,山区特征最典型的省份。     

南水北调中线工程水源地土壤有机碳密度空间分异及驱动因素研究

【目的】通过分析中国南水北调中线工程水源地较大空间尺度土壤有机碳密度(SOCD)的空间分布及驱动因素,为该区域的土地资源合理利用及土壤有机碳(SOC)管理提供科学依据。【方法】在考虑海拔、土壤类型、土地利用等空间因素的基础上布设样地,通过野外取样和室内分析,借助GIS研究区域土壤有机碳密度空间分布格局,利用地理探测器模型分析各影响因子对土壤有机碳密度的解释力及各因子之间相互作用程度的差异,判定影响研究区SOCD空间分布的主要驱动因子,揭示其空间差异及随海拔、土壤类型、土地利用及森林类型的变化规律。【结果】①南水北调中线工程水源地0~20 cm与≥20~40 cm土层的SOCD分别为4.18和2.67 kg/m²,其中0~20 cm土层SOCD比全国平均水平(2.67 kg/m²)高出56.55%。②SOCD呈现南北林区高、中间农田和草地低的格局,SOCD大于10 kg/m²的集中在海拔≥1 000~2 000 m的林地,小于1 kg/m²的集中在海拔<500 m的草地。在海拔上,SOCD随海拔梯度升高先增大后减小,0~20 cm与≥20~40 cm土层SOCD均在海拔≥1 500~2 000 m出现峰值(7.32 kg/m²,4.94 kg/m²);在土壤类型上,SOCD最大的是石灰(岩)土,最小的是褐土,黄棕壤和棕壤在0~20 cm土层SOC储量最高,分别为2.005 Pg和0.815 Pg,二者占总储量的72.83%;在土地利用类型上,林地和农田是主要的土地利用方式,0~20 cm与≥20~40 cm林地土层SOCD分别为4.87 kg/m²和3.05 kg/m²,农田分别为2.75 kg/m²和2.00 kg/m²(比林地分别下降77.09%和52.50%);林地碳储量占87.48%,农田占12.02%。③对SOCD空间分布解释力较大的是海拔(0.25)和土地利用(0.20),其次是土壤黏粒(0.11)。不同驱动因子在交互作用下的解释力明显高于单因素的解释力。【结论】海拔和土地利用是影响南水北调中线工程水源地SOCD空间格局的主导因子,不同驱动因子交互后呈现双因子协同增强效应。农田SOCD明显低于林地,因此,应加强生态工程建设,进行林地保护和植被恢复,提高该区域土壤碳固存能力。     

广西森林土壤有机碳储量估算及空间格局特征

准确估算森林土壤有机碳库,研究其空间格局特征是陆地碳循环研究的关键与热点。利用森林资源连续清查样地资料,结合土壤剖面实测数据,估算广西森林土壤有机碳蓄积,分析不同经度、纬度、海拔的土壤有机碳密度的分布特征。研究结果表明:广西森林土壤有机碳 1 852.5 Tg,其中红壤和赤红壤土壤碳约占76.1%,是土壤有机碳储量的重要组成部分。广西森林土壤碳密度为12.13 kg/m²,碳密度低于全国平均水平,地带性土壤有机碳密度大小顺序为黄壤>红壤>赤红壤>砖红壤。森林土壤有机碳密度的空间分布总体上有北部高于南部、四周高于中部的规律。从三向地带性上看,碳密度均呈现出高—低—高的“U型”分布,有机碳密度低值区域主要是受岩溶地区的影响。     

小流域尺度下土壤有机碳和全氮空间变异特征

以小流域为尺度,通过Kriging插值用Surfer 8.0软件绘制南京邓下小流域土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)等值线图,研究了土壤有机碳和全氮空间变异特征.结果表明:(1)研究区土壤有机碳和全氮平均值分别为1.60%和0.15%,变异系数分别为44.43%和30.73%,属于中等强度变异,有机碳的变异性较强.经Kolmogorov.Smirnov检验,土壤有机碳和全氮都符合正态分布.(2)选择球状模型、指数模型分别为土壤有机碳和全氮的半方差函数理论模型,土壤有机碳和全氮的C0/(C0 c)值均小于25%,表明在变程内具有强烈的空间相关性;以小流域尺度进行土壤有机碳和全氮空间分布研究能得到较准确的结果.(3)研究区土壤有机碳和全氮分布规律是有机碳在北部较高,东南部较低,呈自北部向东南递减趋势,最低处以岛状分布在中南部,全氮空间分布和有机碳的空间分布趋势大致相同.     

乌岩岭不同林分土壤有机碳含量及分布特征

【目的】浙江乌岩岭森林生态系统濒临太平洋,具有独特的海洋性气候,在中国亚热带地区具有重要地位,探究该区域不同林分土壤有机碳含量及其分布特征,可为提高土壤碳库管理水平,推动森林生态系统的可持续经营与发展提供参考。【方法】用岛津TOC-L_CPH总有机碳分析仪测定了7种林分(松林、杉木林、柳杉林、阔叶林、混交林、竹林、茶园)土壤有机碳(SOC)及水溶性有机碳(WSOC)含量,并分析了其与土壤因子的关系。【结果】7种林分的SOC和WSOC含量都呈现出了随土层深度增加而减少的规律,具有明显的垂直分布特征。各土层SOC含量均以杉木林最高,≥10～25 cm与≥25～40 cm两土层WSOC含量亦是在杉木林中最高。WSOC与SOC含量之比为0.59%～1.51%,以杉木林≥25～40 cm土层的最高,以松林≥25～40 cm土层的最低。SOC含量与土壤密度、pH分别存在极显著(P<0.01)与显著线性负相关(P<0.05),WSOC含量与土壤密度、pH均存在极显著线性负相关(P<0.01)。【结论】乌岩岭土壤密度与pH均为影响林分SOC和WSOC含量的重要因素。     

青海湖高寒湿地土壤有机碳空间分布分析

作为陆地碳库的主要部分,土壤有机碳在全球碳循环中起着重要作用.本文选取环青海湖高寒湿地土壤为研究对象,对土壤有机碳含量的变化特征及其空间变异性进行了研究.结果显示,环青海湖区土壤有机碳0-10cm表层含量最高,均值为2.82±1.56%,随着土层深度的加深其含量逐渐降低.10-20cm、20-30cm和30-40cm土层的有机碳平均含量依次为2.01±1.03%、1.63±0.87%和1.21±0.91%;整个研究区0-40cm土壤有机碳平均含量仅为1.92±1.27%.半方差函数和变异函数分析结果说明,0-10cm,10-20cm和20-30cm土层土壤有机碳含量的模型均符合球状模型,30-40cm土层土壤有机碳含量和0-40cm土壤有机碳平均含量的模型为指数模型.而且在各向同性和各向异性下不同深度土壤有机碳均具有高度的空间异质性.     

开封市城市土壤有机碳含量和密度的变化分析

城市土壤有机碳是全球碳循环的重要环节,对全球环境变化具有一定的影响. 在野外调查和样品分析的基础上,讨论了开封市1994年和2006年土壤有机碳含量和密度的变化. 结果表明:(1)2006年土壤表层有机碳含量、密度和剖面有机碳密度基本都比1994年有所增加,增幅分别为0.99～28.19 g/kg、0.12～23.39 kg/m2和0.39～7.59 kg/m2. (2)各剖面的有机碳含量都随深度的增加而降低. 1994年有机碳含量的垂直变化和缓,2006年垂直变化较剧烈. (3)土壤有机碳含量和密度的垂直分布在剖面点之间存在差异. (4)土地利用方式的变化可以改变有机碳在土壤中的贮存与分布. 农业土壤向城市土壤的转变,会增加表层有机碳含量并干扰有机碳沿剖面垂直递减的分布规律.     

山西省油松林生态系统碳密度与分配格局

针对森林生态系统的碳密度估算精度低的问题,以山西的油松人工林和天然林为对象,在林分尺度上采用实测样地数据和异速生长方程相结合的方法,分析了油松幼龄林和中龄林生态系统各组分的碳密度及分布特征.结果表明,(1)人工幼龄林(AY)、人工中龄林(AM)、天然幼龄林(NY)和天然中龄林(NM)生态系的统碳密度分别为44538.05kg/hm2、90314.68kg/hm2、119928.99kg/hm2和261036.39kg/hm2;(2)相应的4种生态系统中乔木层碳密度所占的百分比分别为12.99%、34.51%、26.25%和45.34%,灌草层和凋落物层碳密度合占的百分比分别为0.77%、3.96%、9.71%和2.98%,土壤层碳密度所占的百分比分别为86.24%、61.53%、64.04%和51.68%;(3)山西油松林生态系统碳密度平均为127525.25kg/hm2低于全国油松林平均值,但0—100cm土壤层平均碳密度76975kg/hm2与全国的平均水平相当,反映出林分的质量不高需要采取抚育措施;(4)采用林分尺度调查与异速生长方程相结合的方法,比采用材积源生物量法推算乔木层的生物量估算森林整体碳密度法具有更高精度.     

土壤有机碳研究进展

土壤有机碳在全球变化研究中具有重要地位,其固存与排放对全球气候变化有重要影响.本文回顾了国内外土壤有机碳的研究进展及趋势,阐述了土壤有机碳的含量与分布、测度指标以及测定方法,指出了我国在土壤有机碳研究方面存在的问题及今后的发展方向.     

广东省优质基础教育资源的空间格局及形成要素

教育发展水平深刻地影响着国民素质、社会创新力以及国家未来总体的发展能力.我国各地由于城与乡、沿海与内陆、东部与西部等结构性的差异,优质基础教育资源在空间上分配不均衡性突出.本研究以广东省为案例地,以地级市为空间单元,借助GIS工具(Cartogram专题地图方法),关注优质基础教育资源分布问题,理解基础教育资源空间格局...     

海南岛中东部热带雨林原始林土壤有机碳分布特征及影响因素

以海南岛中部和东部地区的五指山热带雨林保护区、吊罗山热带雨林保护区和七仙岭国家温泉森林公园的原始林区的森林土壤为研究对象,对0～10、10～30和30～50 cm深度的土壤有机碳（SOC）含量和pH进行分析,揭示热带雨林原始林不同海拔和坡位SOC含量的变化,进而阐明海南岛中部和东部地区热带雨林原始林SOC分布的影响因素。研究表明：海南岛中东部热带雨林原始林SOC含量为26.03～193.08 g/kg,五指山热带雨林保护区原始林SOC含量显著高于七仙岭国家温泉森林公园和吊罗山热带雨林保护区;研究区SOC含量在0～50 cm土壤层剖面上都呈现出从表层向深层不断下降的趋势,3个区域SOC最高含量均出现在0～10 cm土壤层,表明研究区的SOC具有“表聚性”,由表层到中层呈跳跃式下降;研究区SOC含量表现为中海拔地区最高,低海拔和高海拔地区较低,这与垂直分带具有密切联系;研究区各层土壤SOC均随坡度的增加而降低;七仙岭国家温泉森林公园的土壤颗粒中砂粒占比高于五指山热带雨林保护区和吊罗山热带雨林保护区,其SOC较低;研究区土壤均呈酸性,土壤pH值在低于5.5时与SOC含量负相关,土壤pH值在大...     

基于地理加权回归模型的土壤有机碳密度影响因子分析

 为深入探讨土壤碳库的空间变异特征、准确评价区域碳库的影响机制,选择内蒙古自治区赤峰市敖汉旗黄花甸子流域为研究对象,基于研究区的实地采样数据,结合遥感与地理信息系统技术,采用地理加权回归模型对土壤有机碳密度及其影响因子进行拟合,探求不同环境因子对土壤有机碳密度影响的空间变异特性。结果表明,研究区土壤有机碳密度在1.91~16.63 kg/m²范围内变化,其平均密度为7.42 kg/m²;各影响因子对土壤有机碳密度的影响程度由高到低依次为海拔 >坡度 >归一化植被指数(NDVI)>与道路或村庄最短距离(DIST);各因子对土壤有机碳的影响随空间位置的变化存在明显的差异,其中海拔、坡度与土壤有机碳密度呈现负相关,而NDVI、DIST 与土壤有机碳密度呈现正相关。     

长三角地区服务业集聚特征及空间格局

经济活动最重要的地理特征之一是产业集聚,而服务业比制造业更具空间集聚效应.运用Theil系数、空间基尼系数、赫芬达尔系数以及空间自相关方法分析长三角地区服务业及其典型行业集聚特征和空间格局.结果表明:2003-2010年长三角服务业空间存在显著差异但在逐步缩小,不同类型地区对差异有不同的贡献率;区域集聚程度由大到小为房地产业,流通业,批发零售业,住宿餐饮业,金融业,呈现倒"U"型变化;行业集中度由大到小为房地产业,流通业,住宿餐饮业,批发零售业,金融业,表现为波动性上升趋势;服务业表现出空间正相关性,高值集聚显著主要集中在上海地区,集聚水平低的地区主要在南部区.并基于测度结果提出了一些优化调控建议.     

不同退化程度高寒草地土壤有机碳分布特征

在青海省三江源区选择了甘德县青珍乡高寒草甸和玛多县花石峡镇高寒草原典型样区,各划分5种不同退化程度样地(未退化、轻度退化、中度退化、重度退化和极度退化),分层采集0~10,10~20和20~30 cm不同深度土层样品,分析土壤有机碳含量。结果表明:研究区内高寒草地土壤表土有机碳含量及有机碳密度均随退化程度的加剧和土层的加深呈显著下降,各退化程度间均差异极显著(P0.01)。与原生植被相比,轻度退化、中度退化、重度退化和极度退化下0~30 cm土层有机碳含量在青珍样地分别平均降低了21.7%,38.8%,67.4%和79.6%,花石峡样地分别平均降低了19.4%,44.4%,67.0%和79.7%。表层土壤有机碳及有机碳密度在生态系统退化下变化剧烈,不同土层不同退化程度高寒草甸土壤有机碳含量及有机碳密度均高于高寒草原草地,估计退化下土壤有机碳密度平均下降了16 t/hm2,累积退化下表土有机碳损失可能在12 Pg以上。     

林火干扰对广东马尾松林土壤有机碳密度及其活性有机碳的影响

【目的】森林在全球碳循环中发挥着重要作用。林火干扰是全球生物地球化学循环的关键驱动因子,影响植被结构变化及森林演替方向,从而对森林生态系统土壤有机碳密度及碳周转产生重要作用,进而影响森林碳循环与碳平衡。笔者定量研究林火干扰对森林生态系统土壤有机碳密度及其活性有机碳的影响,科学阐明林火干扰对森林生态系统土壤有机碳的影响机制,为火烧迹地恢复与森林碳减排增汇提供参考。【方法】以广东省佛冈马尾松林为研究对象,采用相邻样地比较法、化学分析法,在森林生态系统水平上,定量测定不同林火干扰强度对土壤有机碳密度、土壤活性有机碳含量和细根生物量的影响,对林火干扰后土壤有机碳密度的变化进行定量研究,探讨林火干扰对土壤有机碳密度以及活性有机碳的影响机制,深入分析森林生态系统土壤有机碳的循环与分配过程。【结果】林火干扰对马尾松林的土壤有机碳密度、活性有机碳含量和细根生物量均有影响,不同林火干扰强度下土壤有机碳密度与土壤活性有机碳含量变化趋势均表现为对照>轻度林火干扰>中度林火干扰>重度林火干扰。轻度林火干扰对土壤有机碳密度的影响差异不显著(P>0.05),而中度和重度林火干扰则显著降低土壤有机碳密度(P<0.05)。林火干扰的马尾松林土壤细根生物量均低于对照样地,变化趋势为重度林火干扰>中度林火干扰>轻度林火干扰,轻度林火干扰只显著降低土壤表层细根生物量(P<0.05),而中度和重度林火干扰显著降低了土壤表层和浅层细根生物量(P<0.05)。【结论】林火干扰减小了土壤有机碳密度,减少幅度随土壤剖面深度增加而逐渐变小。轻度林火干扰仅显著降低了表层土壤有机碳密度,而中度和重度林火干扰显著降低了土壤表层和浅层土壤有机碳密度,进而导致土壤有机碳密度显著变化。林火干扰对土壤活性有机碳含量产生了影响。林火干扰后马尾松林4种土壤活性有机碳含量均呈下降趋势,但仅中度和重度林火干扰差异显著。活性有机碳含量各组分随林火干扰强度增加沿土壤剖面递减的幅度呈现一定差异,重度林火干扰后的递减趋势最强。此外,林火干扰还降低了马尾松林土壤细根生物量。     

基于OpenStreetMap的中国道路密度及多样性空间格局研究

基于OpenStreetMap(OSM)道路数据,探讨OSM中国道路密度与类型多样性的空间格局及相互关系,以期为国家道路规划和设计提供参考。结果表明:1)中国东部OSM道路密度整体较高,中部道路密度内部差异性大,西部道路密度低;2)OSM中国道路多样性高的城市主要分布在沿边沿海以及城市群中心区域的空间格局;3)OSM中国道路高密度高多样性型集中在沿海城市群和内陆经济发达区域,低密度低多样性型集中在广大中国中部地区、西南及东北地区,高密度低多样性型主要毗邻高密度高多样性区域,低密度高多样性型主要分布在内陆边境省份及中心城市腹地。     

山西森林植被碳储量空间分布格局

根据山西省2010年第8次森林资源清查中的2 792个林地样地数据,采用生物量扩展系数法,对全省森林植被碳储量和碳密度在不同生态分区、不同森林类型和不同龄组间的空间分布格局进行了分析。结果表明:(1)山西省森林植被的总碳储量为88.00 Tg。平均碳密度为19.95 Mg/hm~2,远低于全国森林平均碳密度(44.91 Mg/hm~2)。碳密度大于30 Mg/hm~2的样地占总样地的17.19%,主要分布在太岳山西南部的绵山-霍山,吕梁山北段的芦芽山、吕梁山中部的关帝山和吕梁山中南部的紫荆山和五鹿山。(2)五个生态分区中属于太行山伏牛山防护林区和晋陕黄土高原防护林区的样地最多,共占总样地的66.26%。其森林碳密度(20.65和20.96Mg/hm~2)与燕山长城沿线防护林区(20.85 Mg/hm~2)没有显著差异,但均显著大于其余两个分区(P0.05)。(3)乔木林碳储量以栎类林(18.15Tg)最大,其次为油松林(15.51Tg)。碳密度以云杉林(92.35 Mg/hm~2)最高,其次是落叶松林(38.56 Mg/hm~2)、栎林(36.37 Mg/hm~2)、桦木林(31.35 Mg/hm~2)和油松林(25.77 Mg/hm~2)。(4)乔木林碳储量以中龄林(26.22Tg)最高,其次为近熟林(20.29Tg)和幼龄林(15.56Tg)。幼龄林(22.28%)与近熟林(29.05%)碳储量所占比例明显高于全国水平。而幼龄林和中龄林碳储量之和占山西省乔木林的69.01%,预示着未来几十年山西省乔木林的碳储量将持续增长。乔木林碳密度以近熟林(41.56 Mg/hm~2)最高,显著高于其他四个龄组。中龄林(32.94 Mg/hm~2)和成熟林(36.67 Mg/hm~2)的碳密度显著高于幼龄林(17.16 Mg/hm~2)和过熟林(15.72 Mg/hm~2)。