福建省土壤有机碳储量估算的尺度效应研究

来源 :福建农林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shuiyuwqiao
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土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC)在全球碳循环中有着重要地位,其较小幅度的变化都会对全球气温产生明显影响。随着计算机技术的发展,基于土壤图和各种属性资料建立的土壤数据库估算有机碳储量的方法越来越普遍,但目前国内外的研究大多采用单一的制图尺度,而未考虑不同制图比例尺土壤数据库对有机碳储量估算所产生的影响。基于此,本研究以整个福建省为例,分析目前我国“县级(1:5万)、地级市(1:20万)、省级(1:50万)和国家级(1:100万、1:400万、1:1000万)”4个行政级别常用的6种制图尺度土壤数据库对有机碳储量估算的影响,明确不同制图尺度所产生的不确定性大小,并揭示其内在差异的原因。主要研究结果如下:(1)1:5万-1:1 000万6个制图尺度下,福建省土壤有机碳表层(0-20cm)的密度分别为:4.57 kg·m-2、5.28 kg·m-2、4.80 kg·m-2、4.53 kg·m-2、5.15 kg·m-2和4.75 kg·m-2,储量分别为:552 Tg、637 Tg、573 Tg、573 Tg、614 Tg和549 Tg;土壤有机碳剖面(0-100cm)的密度分别为:11.55 kg·m-2、12.46 kg·m-2、11.07 kg·m-2、11.52 kg·m-2、12.65 kg·m-2和12.71 kg·m-2,储量分别为:1 396 Tg、1 502 Tg、1 321 Tg、1 395 Tg、1 508 Tg和1 532Tg。在资料最为详细的1:5万制图尺度下,福建省表层和剖面的土壤有机碳密度均高于全国平均水平(2.97 kg·m-2和9.13 kg·m-2);储量分别占全国表层和剖面的2.01%和1.66%。T方检验表明,多数土壤制图尺度估算结果与1:5万制图尺度存在极显著差异(p<0.001)。总体来看,在整个福建省1:100万制图尺度下表层和剖面有机碳储量和密度与1:5万制图尺度相对偏差较小,分别为0.82%和0.67%;而1:20万制图下相对偏差相对较大,分别达到15.34%和15.57%,这一定程度上证明了目前我国的国家尺度常用1:100万土壤数据库的可靠性。(2)从不同土类来看,在1:5万制图尺度下山地草甸土土类和亚类的土壤表层和剖面有机碳密度最高,分别为7.75 kg·m-2和29.07 kg·m-2、7.74 kg·m-2和29.16 kg·m-2;而风砂土土类和滨海风砂土亚类的有机碳密度最低,分别为0.94 kg·m-2和2.17 kg·m-2、0.94 kg·m-2和2.17 kg·m-2。随着制图尺度的变化,粗骨土土类和亚类所受的影响最大,1:50万制图尺度下的表层和剖面土壤有机碳储量、密度相对偏差分别为88.75×104%、81.26×104%和273.24%、241.73%。红壤和水稻土分别是福建省分布最广的自然和农业土壤,这两种土类的有机碳储量占各制图尺度总储量的80%以上。其中,红壤受到不同制图尺度的影响相对较小,表层和剖面的相对偏差均在1%-19%之间;而水稻土受不同制图尺度的影响相对较大,表层土壤有机碳密度的相对偏差在4%19%之间,剖面土壤有机碳密度的相对偏差在11%54%之间。(3)从不同行政区来看,在1:5万制图尺度下南平市和龙岩市的表层、剖面土壤有机碳密度最高,分别为5.41 kg·m-2和15.05 kg·m-2、5.44 kg·m-2和12.28 kg·m-2;而厦门市的表层和剖面土壤有机碳密度最低,分别为3.05 kg·m-2和7.86 kg·m-2。表层和剖面土壤有机碳密度受制图尺度影响最大的是福州市,以1:5万制图尺度估算值为基准,在1:400万制图尺度下的相对偏差最大,分别达到33.99%和40.14%;表层土壤有机碳密度和储量受制图尺度影响最小的是泉州市,1:20万-1:1 000万5个尺度相对偏差分别在1.24%-18.32%和0.06%-17.12%之间;而剖面土壤有机碳密度受制图尺度影响最小的是龙岩市,1:20万-1:1 000万5个尺度相对偏差分别在0.48%-8.69%和0.43%-7.84%之间。除厦门市外,其他地级市表层和剖面土壤有机碳密度相对偏差均在1:50万尺度下最低;因此,各地级市在缺乏精确土壤数据库的情况下,可使用该尺度进行有机碳储量估算和农业管理措施的制定。
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