我國(guó)不同區(qū)域典型鄉(xiāng)村景觀土壤碳氮磷的分布特征.pdf

1、人口密集的鄉(xiāng)村景觀，是自然因素和人為因素共同作用的結(jié)果。土地異質(zhì)化非常大，且多體現(xiàn)在細(xì)小的范圍(≤30 m)，同時(shí)也伴隨著土壤養(yǎng)分的空間差異性。我國(guó)人口密集鄉(xiāng)村景觀面積非常巨大(2×106 km2)，在全球變化研究中占有重要地位。本研究首先根據(jù)土地利用和植被覆蓋粗分類，地形和人口密度等多變量聚類分析，并結(jié)合遙感影像、歷史航片及農(nóng)業(yè)調(diào)查歷史資料(1930s)來選取典型研究樣區(qū)和景觀樣方。其次，基于高分辨率(1m)的IKONOS影像，根據(jù)E

2、llis提出的以地形、植被覆蓋、土地利用、景觀分類單元共同組合構(gòu)成的生態(tài)立地(ecotope)分層分類規(guī)則，并結(jié)合土壤采集(2004.5-2005.5完成5個(gè)區(qū)域的土壤采集)，并根據(jù)蒙特卡羅不確定性模型(MRO)和樣方聚類距離權(quán)重(CDW)2種方法，評(píng)價(jià)了區(qū)域范圍的人口密集鄉(xiāng)村景觀土地利用、植被覆蓋、生態(tài)立地對(duì)土壤表層(0～30 cm)有機(jī)碳、全氮和全磷的影響。研究結(jié)果表明： 在全國(guó)人口密集的鄉(xiāng)村景觀(2×106km2)，土壤有

3、機(jī)碳總儲(chǔ)量為5.5±0.69 Pg(1Pg=1015g)，相當(dāng)于全球旱地有機(jī)碳儲(chǔ)量3～4％。土壤有機(jī)碳水平要低于全國(guó)的平均水平，土壤有機(jī)碳密度變化從長(zhǎng)江中下游平原的3.45±0.66 kg m-2到四川盆地的2.12±0.57 kgm-2，其它3個(gè)區(qū)域的有機(jī)碳密度均約為2.7 kg m-2；土壤全氮總儲(chǔ)量為0.54±0.07 Pg，土壤全氮密度和土壤有機(jī)碳密度變化基本一致，以長(zhǎng)江中下游平原最高(0.33±0.06 kgm-2)，華南山地

4、丘陵最低，其它3個(gè)區(qū)域基本相當(dāng)；土壤全磷總儲(chǔ)量為0.30±0.05 Pg，土壤全磷密度以長(zhǎng)江中下游平原和黃河沖積平原最高，均為0.22 kg m2，華南山地丘陵最低(0.08±0.04 kg m-2)。通過相關(guān)分析得出：在人口密集鄉(xiāng)村景觀，年均氣溫和年降雨量與土壤有機(jī)碳和全氮的密度沒有很好的相關(guān)性。而土壤全磷與氣候因子表現(xiàn)出很好的相關(guān)性，雖然沒有達(dá)到顯著程度。這說明人類活動(dòng)在一定程度上改變的土壤有機(jī)碳和全氮在區(qū)域間的分布，削弱了氣候因子

5、的作用，盡管土壤有機(jī)碳和全氮的差異大多是因?yàn)檗r(nóng)戶自然選擇肥沃土壤作為農(nóng)田的結(jié)果，而并不是土地管理本身引起的差異。而由于土壤全磷的遷移率小，人為活動(dòng)對(duì)其影響較小。 不論是小尺度的地形、土地利用還是植被覆蓋，對(duì)土壤有機(jī)碳、全氮和全磷密度均有顯著影響。土壤有機(jī)碳密度以肥沃多產(chǎn)的農(nóng)田，尤其是水田最高，受人為干擾較小的人工林地居中等，低水平的土壤有機(jī)碳大多集中在無農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、貧瘠的的地區(qū)，如閑置地、采礦或填埋地。土壤全氮密度變化趨勢(shì)和土壤有

6、機(jī)碳基本一致。而土壤全磷密度以居民居住地附近的建設(shè)用地和雜亂用地最高，其次為農(nóng)田，最低的為人工林地和閑置地.通過比較表層(0～15 cm)和底層(15～30 cm)的土壤有機(jī)碳、全氮和全磷密度，大多土壤表層要相應(yīng)高于底層，并以水田最為明顯，而建設(shè)用地、雜亂用地等有客土的地區(qū)的土壤表層和底層土壤養(yǎng)分變化不夠統(tǒng)一，這些差異是由于不同土地利用方式所處的生態(tài)環(huán)境不同所造成的。在華南山地丘陵，人工林地的土壤有機(jī)碳、全氮和全磷儲(chǔ)量均最大，各自占了當(dāng)

7、地總儲(chǔ)量的一半左右，而在其它4個(gè)區(qū)域，均以農(nóng)田的土壤有機(jī)碳、全氮和全磷的儲(chǔ)量最大。同時(shí)，在各宏觀生態(tài)區(qū)域，居民居住地及其周圍的雜亂用地的土壤有機(jī)碳、全氮和全磷的儲(chǔ)量也占有一定的面積比例，儲(chǔ)量百分?jǐn)?shù)從黃河沖積平原的20％左右到華南山地丘陵的10％左右，且與人口密度有很好的相關(guān)性。這說明在人口密集鄉(xiāng)村景觀，除農(nóng)田的土壤有機(jī)碳、全氮和全磷參與全球循環(huán)外，人類居住地及其周圍的地區(qū)的土壤有機(jī)碳、全氮和全磷也不容忽視。在全國(guó)范圍的人口密集鄉(xiāng)村景觀，

8、以水澆地的面積最大，其土壤有機(jī)碳、全氮和全磷儲(chǔ)量也最大，其次是水田和人工林地。在各區(qū)域，生態(tài)立地間的土壤有機(jī)碳、全氮和全磷密度空間分布最為復(fù)雜。即使屬同一地形、或土地利用、或植被覆蓋，生態(tài)立地間的土壤養(yǎng)分仍然存在著差異。每個(gè)區(qū)域土壤有機(jī)碳、全氮和全磷儲(chǔ)量最高的生態(tài)立地類型各不相同，分別為中等規(guī)模(>30m)一年生大田作物( FPIAac05)(黃河沖積平原)、兩季水田(FPPAri01)(長(zhǎng)江中下游平原)、小規(guī)模(<30m)一年生大田作

9、物(BPRAac04)(四川盆地)、山腳，兩季田(FSPAri01)(江南山地丘陵)和次生開放闊葉林(SLTPob02)(華南山地丘陵)。生態(tài)立地水平上的分析可以反映土壤有機(jī)碳、全氮和全磷在微觀尺度的差異。從研究的結(jié)果來看，小尺度景觀的地形、土地利用、植被覆蓋和生態(tài)立地對(duì)土壤有機(jī)碳、全氮和全磷密度有顯著影響，而區(qū)域內(nèi)土壤養(yǎng)分的高度空間變異性是導(dǎo)致區(qū)域土壤養(yǎng)分儲(chǔ)量估算的不確定性的主要原因?；诟呔鹊纳鷳B(tài)制圖，結(jié)合土壤采集，可以更好的了解