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土地利用影响着陆地生态系统的物质循环和能量平衡,是当前社会最为关注的环境问题之一。不同土地利用对生态系统碳循环的作用不同,由高生物量的森林转化为低生物量农田后,大量的CO<,2>将释放到大气中,是影响陆地碳源和碳汇变化的主要因素,土地利用对土壤有机碳的影响和对大气碳库的重要调节作用的研究已经是当前碳循环和气候变化问题研究的热点和难点。正确的了解不同土地利用方式下土壤有机碳的特征有着积极的意义。
本研究在广东省肇庆市三叉顶自然保护区内选取混交林、针叶林、竹林、果园、稻田、旱地、荒地等七种利用方式下的土壤进行研究,测定其理化指标,进行分析。主要结果如下:
(1)同种土地利用方式下样地土壤有机碳含量水平差异很大,P值都小于0.001,混交林、针叶林、竹林、果园、稻田、旱地和荒地有机碳平均含量分别为22.04 g.kg一、5.84 g·kg<-1>、20.05 g·kg<-1>、15.17 g·kg<-1>、12.24 g·kg<-1>、9.33 g·kg<-1>、12.88 g·kg<-1>,样地的变异系数分别22.9%、30.2%、16.7%、24.5%、39.9%、30.5%、32.7%。通过Kolmogorov-Smirnov检验和Shapiro-Wilk检验进行分析,七种利用方式下土壤有机碳含量都呈正态分布,通过方差分析后,显示不同土地利用方式下的土壤有机碳含量存在很大的差异(P<0.001.)。
(2)不同土地利用方式下土壤有机碳含量和其他土壤因子的关系有一定差异,但是土壤有机碳含量与自然含水量有显著的正相关关系,和容重有较强的负相关关系。不同土地利用方式下土壤因子的主成分分析的结果有一定的差异,但是土壤有机碳含量都可以解释主成份1的大部分信息。
(3)不同土地利用方式下土壤有机碳密度有很大的差异。土壤有机碳密度的大小为:竹林>混交林>针叶林>果园>稻田>荒地>旱地,其中针叶林、稻田的变异最大,标准误差都较其它利用方式土壤碳密度的要高。不同土地利用方式下土壤活性有机碳含量与总有机碳含量呈极显著的正相关关系,七者活性有机碳含量也有很大的差异,而活性有机碳更能反映土壤固定碳的能力。
(4)四个10×10样地25个样点的土壤有机碳含量都呈正态分布,分别用反距离加权法和克里金两种插值方法进行空间插值图分析,结合土壤有机碳的变化特征与四块样地原始数据来看,反距离加权法插值图要稍好。四种土地利用方式下典型的样地进行单个样地土壤取样数目的分析,结果表明土壤有机碳的的变异越大,为达到一定精度所要求的采样数也会相应加大,不同土地利用方式下土壤采样的过程中采样数目不同,一般采集7个样点进行混合较合适。
(5)土壤有机碳含量是评价土壤肥力和研究全球碳循环中一个不可缺少的指标,准确的测定有机碳含量至关重要,在测定土壤有机碳的过程中,建议采用0.8mol·L<-1>(1/6K<,2>Cr<,2>O<,7>)外加热法,所测数据准确可靠,变异系数小,且不受气温影响。
土地利用对生态系统服务价值有很大的影响,以经济效益为目的土地利用方式导致了各类自然生态系统面积大量减少,生态系统提供的服务功能也随之减少,将生态服务的价值估算引入到土地利用规划与评价中来,可以为生态效益的定量化研究提供了一种方法,对维持生态平衡,建立可持续的土地利用模式具有指导意义。
精细农业就是要首先认识农业生产环境中不同时间土壤肥力和杂草等因素分布的空间差异性,然后根据其空间差异性定位变量调整化肥、除草剂等的施用,从而达到减少投入、增加产量、提高农资利用率、减少环境污染的目的。
通过对试验田土壤密集采样,测定其氮磷钾等成分的含量,利用经典的数理统计、地学统计及分形理论与方法,对数据变化规律进行分析,最终确定出能够反映土壤肥力分布空间差异性的最大采样间距。通过合理区划和选择土地利用方式、合理管理森林生态系统、合理管理农田生态系统等措施来增加生态系统碳汇贮量,提高陆地固碳的能力。