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土壤有机碳是陆地生态系统碳库的主体,同时也是重要的大气碳库源汇,对全球气候变化有举足轻重的作用。土壤碳库的精确估算是确切把握土壤碳储存状况及源汇变化,制定固碳减排对策的关键。土壤有机碳估算当前研究的重点一是确定其精确估算技术方法,另一方面是减少例如采样密度、网格尺度等因素导致的空间估算不确定性。我国亚热带地区拥有世界上最密集的农业生态系统,其复杂的种植模式增加了土壤有机碳的空间变异。本文从景观单元与小流域尺度上研究了土壤有机碳密度(SOCD)的空间变异及其关键影响因素;进一步从取样密度、环境协同变量获取尺度、估算模型参数优化等方面,评估了线性回归(MLR)、混合线性模型(LMM)、反距离加权(IDW)、普通克里格(OK)、回归克里格(RK)、协同克里格(COK)以及地理加权回归(GWR)7个主流空间估值方法对土壤有机碳密度估算的不确定性的影响。主要结论如下: 1.研究区SOCD主要受土地利用和地形因子的驱动,其响应关系与研究尺度有关。不同土地利用方式下,景观尺度上SOCD排序为:稻田(3.22 kg m-2)>旱地(2.92 kg m-2)>果园(2.58 kg m-2)>林地(2.31 kg m-2);而小流域尺度上的为:稻田(3.50 kg m-2)>林地(3.24 kg m-2)>茶园(2.81 kg m-2)。景观尺度上SOCD随高程和坡度的增大而减小,但小流域尺度上SOCD与高程和地形湿度指数呈正相关关系。基于分类回归树的研究结果也证实:景观和小流域尺度上土地利用对SOCD的贡献都大予地形因子。 2.模型参数影响模型估算结果。选取最优模型参数下的各模型对比其对土壤有机碳密度空间估算精度的影响得出:GWR、RK、COK相比IDW、OK、MLR、LMM在景观单元和小流域尺度上的MAE(0.29-0.83 kg m-2)、RSME(0.37-1.14 kg m-2)、SMSE(0.55-1.69 kg m-2)更低,R(0.56-0.88)更高,预测精度更高,更能反映出金井土壤有机碳的空间分布的局部变异细节。 3.通过随机抽样的方法,按95%,90%,…,50%随机抽取十个比例的样点子集,通过缩减样点数量来改变取样密度。取样密度对空间估算不确定性的影响为:景观单元尺度上当取样密度大于80%以上,平均采样间距小于91.52 m,而小流域尺度上当取样密度大于75%以上,平均采样间距小于131.58 m,SOCD空间估算准确。 4.对高程、坡度、地形湿度指数以及土地利用类型图件按5×5 m,10×10 m,…,50×50 m划分十个等级,分别提取不同网格大小的栅格图。环境协同变量获取尺度对空间估算不确定性的影响为:景观单元和小流域尺度上环境协同变量获取尺度小于15×15m,土地利用类型的整体错分率较低(<9.91%),SOCD空间估算准确。