川中丘陵紫色土区农田土壤有机碳储量及空间分布特征

土壤有机碳在陆地生态系统碳循环中起着举足轻重的作用。针对农田区域内典型县域尺度有机碳储量及其空间格局特征的研究,可以为区域农田土壤固碳提供参考,为研究我国土壤有机碳储量提供基础数据支持。基于2012年农田土壤有机碳分析调查数据,结合GIS和GPS技术对川中丘陵区盐亭县土壤有机碳密度和储量及空间格局进行了估算和分析。结果表明:其主要土壤类型的0~20 cm耕层土壤有机碳密度为111~426 kg/m2,平均值为266 kg/m2,水田和旱地耕层土壤有机碳密度分别为345和234 kg/m2,均低于全国平均值;全县20 cm深度土壤有机碳总储量250×109 kg C,紫色土类土壤有机碳储量最大,为153×109kg C,水稻土次之,有机碳储量0.93×109kg C,两者占据了农田土壤有机碳储量约98%,冲积土和黄壤土类由于面积小,有机碳储量也最低。各土壤类型有机碳储量丰度指数(RI)值都较低,碳存储能力处于中下水平。在县域农田尺度,有机碳空间格局与气候差异、植被类型关系不大,土壤类型空间差异和地形差异是有机碳空间格局形成的主要原因。     

上海土壤有机碳储量及其空间分布特征

区域土壤碳库的估算不仅是陆地土壤碳循环研究的重要内容,同时也可为国家尺度的土壤碳库的估算提供更多的数据支持。利用上海第二次土壤普查资料,结合GIS技术对上海土壤有机碳储量、碳密度及其空间分布格局展开研究,结果表明,上海地区0～100 cm深度的土壤有机碳总储量为576×107 t,占全国的0.062 6%,0～100 cm的平均土壤有机碳密度为1055 kg/m2,高于全国平均值,反映出上海土壤具有较高的碳蓄积能力。各类土壤中,水稻土的土壤碳储量最大,其次是灰潮土和滨海盐土,而黄棕壤由于面积狭小,所以土壤碳储量最小。各类土壤0～100 cm土壤有机碳密度的大小顺序依次为水稻土>灰潮土>黄棕壤>滨海盐土。从空间分布格局来看,上海土壤碳密度呈现为西高东低,在局部范围内还表现出高低相间,错综复杂的局面,这种分布规律在一定程度上体现了地形、微地貌、母质、土地利用方式等因素的影响。而快速的城市化引起的土地利用变化造成了土壤碳库的净碳损失量为39244万t,相当于2000年化石燃料产生的碳排放的9.86%,这表明在经济和城市快速发展地区,土地利用变化已经成为影响土壤碳库的重要驱动力。     

基于SD和CLUE-S模型的区域土地利用变化对土壤有机碳储量影响研究

土地利用/土地覆被变化改变土壤呼吸条件,进而对土壤有机碳储量变化产生影响,而土壤有机碳储量则是影响农业可持续发展和全球碳平衡领域的重要因素。以上海市崇明岛为例,运用系统动力学模型(System Dynamics Model)预测2020、2030年土地利用需求变化,结合CLUE-S模型(Conversion of Land Use and its Effects at Small region extent Model)得出各种用地类型的空间分布,并引用碳密度法估算三种发展幕景下土地利用变化对土壤有机碳储量的影响。结果表明:2030年三种发展幕景土壤有机碳储量分别为:低速发展幕景为3 093.03×106kg,惯性发展幕景为3 079.47×106kg,高速发展幕景为3 059.81×106kg;研究期内土壤有机碳储量呈现缓慢下降趋势,但人类活动对其扰动较小;SD和CLUE-S耦合模型可以从时间和空间两方面对土壤有机碳储量进行模拟,具有可行性;建议通过加强城镇用地集约利用、农田保护、林地建设来减少人为活动对土壤有机碳储量的影响。     

川中丘陵典型农田土壤有机碳储量及空间分布特征

土壤有机碳在陆地生态系统碳循环中起着举足轻重的作用。针对农田区域内典型县域尺度有机碳储量及其空间格局特征的研究,可以为区域农田土壤固碳提供参考,为研究我国土壤有机碳储量提供基础数据支持。基于2012年农田土壤有机碳分析调查数据,结合GIS和GPS技术对川中丘陵区盐亭县土壤有机碳密度和储量及空间格局进行了估算和分析。结果表明:其主要土壤类型的0~20cm耕层土壤有机碳密度为1.11~4.26kg/m2,平均值为2.66kg/m2,水田和旱地耕层土壤有机碳密度分别为3.45和2.34kg/m2,均低于全国平均值;全县20cm深度土壤有机碳总储量2.50×109 kg C,紫色土类土壤有机碳储量最大,为1.53×109kg C,水稻土次之,有机碳储量0.93×109kg C,两者占据了农田土壤有机碳储量约98%,冲积土和黄壤土类由于面积小,有机碳储量也最低。各土壤类型有机碳储量丰度指数(RI)值都较低,碳存储能力处于中下水平。在县域农田尺度,有机碳空间格局与气候差异、植被类型关系不大,土壤类型空间差异和地形差异是有机碳空间格局形成的主要原因。     

扬子江城市群土地利用时空变化及其对陆地生态系统碳储量的影响

扬子江城市群是江苏省城市化进程最快,土地利用变化最明显的区域。研究该地区地利用变化及其对陆地生态系统有机碳储量的影响,对江苏省低碳土地利用研究具有重要意义。该文利用五期30 m土地利用栅格数据、土壤样点数据、林地植被清查数据、农作物数据以及经验数据,分析了1995～2015年扬子江城市群土地利用时空变化、核算了其对有机碳储量的影响。主要结果如下:(1) 1995～2015年间,扬子江城市群约有15. 90%的土地发生了转移,其中,耕地作为主要的转出者,建设用地作为主要的转入者,耕地转移为建设用地的面积约为4 161. 78 km~2,占扬子江城市群耕地转出面积的85. 86%,是主要的土地转移类型;(2) 1995～2015年间,由于土地利用类型转移变化,扬子江城市群有机碳储量总量减少了472. 63×10~4t,其中土壤有机碳储量总量增加110. 28×10~4t,植被碳储量总量减少582. 91×10~4t;(3)建设用地占用耕地是区域有机碳储量减少的主要原因,导致有机碳储量减少406. 40×10~4t,占整个区域有机碳储量减少总量的85. 99%;(4)未来扬子江城市群可通过增加生态用地、控制建设用地、优化土地利用结构,提高区域碳储量,减少对陆地生态系统碳平衡的扰动。     

滨海围垦区不同陆生植物配置模式对土壤有机碳储量及土壤呼吸的影响

为了研究不同陆生植物配置模式对滨海围垦区土壤有机碳储量及土壤呼吸特征的影响,在崇明东滩围垦湿地公园栽植了8 a的湿地松纯林、湿地松 紫穗槐混交林及紫穗槐纯林3种典型陆生植物配置模式,以裸地作为对照,采用Li 6400便携式光合作用仪的土壤呼吸叶室对其土壤呼吸进行了测定,期间对土壤有机碳含量及土壤容重,影响土壤呼吸的土壤微气候因子、植物群落结构等进行了同步测定。结果表明：土层0~40 cm土壤有机碳储量变化范围为296~691 kg/m2：湿地松 紫穗槐混交林>裸地>紫穗槐纯林>湿地松纯林,不同植物配置模式对土壤有机碳储量改善不同,湿地松与紫穗槐混交配置比纯林更有利于增加滨海围垦区土壤有机碳储量;土壤呼吸速率年平均值变化范围为274~519 μmol/(m2·s)：紫穗槐纯林>湿地松 紫穗槐混交林>湿地松纯林>裸地,土壤温度是影响滨海围垦区土壤呼吸的关键因子,各配置模式土壤呼吸的差异可能与其土壤有机碳储量及植物叶面积指数有关。可为滨海围垦区进行以增汇为目的人工管理提供科学依据     

泛长三角产业发展与环境污染的空间关联性研究

基于2003-2010年产业和环境数据,运用区域重心、地理集中指数等方法,探讨泛长三角地区产业发展与环境污染重心演变特征及其空间分布格局,并构建双变量空间自相关模型,揭示产业集聚与环境污染的空间关联性。结果表明:①泛长三角地区产业发展与环境污染重心均位于几何重心的东北方向,两者重心轨迹均朝西南方向移动,其中环境污染重心移动的速度和规模远远高于产业发展重心的移动,两者的轨迹演变趋势存在着一定耦合关系;②产业发展与环境污染地理集中度的空间分布均呈现东高西低格局,其中地区间产业发展极化程度下降明显,不均衡性趋于减缓;而环境污染极化程度无显著变化,地区间差异仍比较显著;③根据产业集聚与污染格局的空间关联程度,将泛长三角地区划分为高集聚—高污染、高集聚—低污染、低集聚—高污染、低集聚—低污染四种类型区。本研究可从空间效应角度为产业转型—转移与环境污染之间关联机理探讨提供新的视角。     

长三角地区城市土地利用集约度区域分异研究

土地短缺逐渐成为制约长三角地区经济迅速发展的关键要素。集约利用土地，不断提高城市土地利用效率,是解决长三角地区土地资源稀缺。缓解人地关系矛盾的必然选择。从土地利用强度．产出效率、生态效益、可持续利用程度四方面阐释城市土地利用集约度内涵．以此构建适合长三角地区城市土地利用集约度评价的指标体系，同时运用GIS空间分析方法与技术对评价结果进行空间分异研究。并分析差异产生原因。结果表明：①长三角地区城市土地利用集约度水平差距较大。区位条件和经济发展水平是影响长三角地区城市土地利用集约度的重要因素。②长三角地区城市土地利用集约程度由北向南呈现明显的空间梯度差异特征。在空闾分布上具有微弱的正相关性。空间分异格局明显。③各城市土地集约利用中存在的问题不尽相同，须予以针对性改善提高。     

红壤丘陵区土壤有机碳储量模拟

土壤的有机碳蓄积量及其动态变化,不仅是维持农业生产可持续发展的重要因素,而且在全球变化碳循环研究中具有重要地位.本文基于GIS技术和DNDC模型,以江西省余江县为例,模拟研究了典型红壤丘陵区不同土地利用方式下的土壤有机碳储量及其变化.结果表明:余江县表层土壤有机碳储量为3.52×109 kg,平均土壤有机碳密度为4.24 kg m-2.不同利用方式中,灌溉水田的土壤有机碳密度最高,其次是望天田、园地、林地和菜地,旱地的较低,草地的最低.该县土壤有机碳库的年度变化量为8.63×107 kg, 变化率为+2.45%.土壤有机碳密度下降的地区多位于农田区内,特别是旱地,部分灌溉水田的碳密度略有增加,林地、园地、草地的土壤有机碳密度是增加的,其中园地的增幅最大.在不考虑土壤流失的情况下,自然植被覆盖下的土壤碳截留能力强于农业植被下的土壤,但是灌溉、施肥、种植绿肥等保护性农业措施可以减少土壤碳的损失,甚至增加有机碳的储量.     

上海城市样带土壤有机碳空间变异性研究

为揭示城市化、工业化等人为活动对土壤有机碳的影响,选择能反映上海城郊乡梯度差异的城市样带,采用地统计学方法对表层土壤样品土壤有机碳的空间变异结构和分布格局进行了分析。结果表明：城市表层土壤有机碳含量均属中等变异,徐汇区土壤有机碳含量呈正态分布,奉贤区、闵行区和所研究样带土壤有机碳含量呈对数正态分布。半方差函数模型拟合结果显示徐汇和闵行区土壤有机碳符合指数模型,奉贤和所研究样带土壤有机碳符合球状模型。通过泛克里格插值得到城市表层土壤有机碳含量空间分布图,发现徐汇、闵行区土壤有机碳呈岛状,奉贤区呈条带状,而所研究样带呈条带和岛状分布相结合的特点。土壤有机碳含量城郊乡梯度差异明显,工业化、城市化、肥料投入与管理等人为因素对城市土壤有机碳空间分布密切相关     

高铁对泛长三角地区可达性格局影响

为探讨高铁对泛长三角地区可达性造成的影响,选取加权平均旅行时间、经济潜力及日常可达性作为3个主要评价指标,分析有无高铁两种情形下,泛长三角地区可达性的动态变化,并探讨该变化所带来的空间效应。结果显示：高铁的运营使得各城市的可达性均得到了大幅优化,各城市加权平均旅行时间平均缩减了50.57%,经济潜力值平均增幅达到了99.62%,省级行政中心的一日交流圈面积占比增长至95.92%;高铁带来的时空效应、区位增强效应、同城化效应和一体化效应加强了城市间的社会经济联系同时,还推动了区域空间格局的重塑;因高铁对各城市可达性的差异化提升,泛长三角地区的空间极化将进一步凸显,上海、南京、杭州等中心城市发挥其区位优势,对周边城市产生强劲的经济带动作用,而宣城、阜阳等无高铁通过城市因相对区位的渐弱,将被日益边缘化,重组后的“核心-边缘”格局已初现端倪。     

环鄱阳湖区农田土壤有机碳影响因素空间分布格局分析及制图研究

利用地理加权回归(Geographically Weighted Regression,GWR)模型,对环鄱阳湖区农田土壤有机碳(Soil Organic Carbon, SOC)影响因子的空间分布格局进行系统分析,结合克里格插值方法进行土壤有机碳制图研究,同时综合比较了地理加权回归方法(GWRK)与回归克里格(Return Kriging,RK)方法在预测土壤有机碳储量结果之间存在的差异。结果表明:(1)根据Pearson相关性分析结果,所选取的各环境影响因素均与土壤有机碳具有相关性(P0.01)。(2)通过GWR模型对各影响因素空间分布格局的分析,发现SOC与坡向、年均温度和年均降水呈正相关,与坡度、植被覆盖度呈负相关。(3)GWRK法得到的土壤有机碳含量变化范围为6.35～31.93g·kg~(-1),接近采样点的实测值;RK方法得到的土壤有机碳含量变化范围在7.41～25.76 g·kg~(-1),总体空间分布特征与GWRK的结果相似,但RK方法预测的结果较为平滑,与SOC储量实际状况还存在一定差异。(4)GWR的拟合优度R~2(0.50)明显高于RK中的R~2(0.20); GWRK方法的均方根误差(RMSE)为4.58,小于RK方法的均方根误差5.35,且通过GWRK方法得出的预测结果在制图上结合采样点位置信息,使成图效果更加精细。     

不同水土保持林地土壤有机碳研究

研究了重庆四面山低山丘陵区不同水土保持林地0~20、20~40 和40~60 cm的土壤有机碳含量及不同深度的土壤有机碳密度。结果表明：0~20、20~40 和40~60 cm土层中土壤有机碳含量的平均值分别为3309、751和321 g/kg;0~20 cm的土壤有机碳密度介于497～1431 kg/m2,而0~60 cm的土壤有机碳密度介于784～1794 kg/m2,均值为1278 kg/m2;土壤有机碳含量和有机碳密度随土壤深度增加而显著减少,但其减少程度随水土保持林树种组成不同而异;不同水土保持林地60 cm深度的土壤有机碳密度存在显著差异,表现为：天然次生林>人工林>农耕地,其中,天然阔叶混交林土壤有机碳密度最大,为1794 kg/m2,农耕地的最小,仅为784 kg/m2。人工水土保持林中,阔叶混交林的土壤有机碳密度最大。从增加土壤碳的角度,建议营造阔叶混交林     

1994~2006年上海市土地利用时空变化特征及驱动力分析

快速发展的都市地区是区域土地利用变化研究热点。基于上海市1994、2000、2003和2006年4期航空遥感影像资料数据,运用人机交互目视解译方法建立上海土地利用空间数据库,并结合GIS空间分析、数理统计方法与土地利用动态度模型,对上海市1994~2006年土地利用时空变化特征进行了深入分析。结果表明：12 a间,上海市综合土地利用动态度为207%;在各种用地变化中,耕地面积变化最大,共减少了94 00772 hm2,减幅达233%;从耕地转移来看,转变为城镇建设用地（包括工业仓储用地、交通用地、城镇居民点用地和其他用地）面积共74 82586 hm2,占耕地面积总流出量的6712%;可见城镇建设用地急剧扩张而大量占用耕地,是上海市土地利用变化的主要特征;上海市土地利用变化的另一个重要特征是城市绿地的大幅增加,12 a间城市绿地面积共增加了9 29241 hm2,单一动态度为1876%。从上海土地利用变化的区域特征来看,各区的综合土地利用动态度差异明显,且表现出明显的中心城区-近郊-远郊递减趋势,其中浦东新区综合土地利用动态度最大,崇明县最小,这种差异与各区（县）的区位条件、经济发展状况以及政策等因素密切相关。通过对上海LUCC的驱动力定性定量分析表明,社会经济因素包括人口分布及变化、经济增长、人民生活水平的提高、政策以及国际大型活动的举办均对上海土地利用格局及其变化产生了重要的影响     

鄱阳湖生态区长期施肥对稻田土壤碳汇效应与固碳潜力的影响

在施肥条件下确定平衡状态时,土壤有机碳含量水平对于正确评价土壤的固碳潜力和制定合理的有机物质分配措施具有重要意义。分析了前人研究的江西省有机碳储量数据并采用Jenny模型对长期不同施肥下有机碳动态数据进行模拟。结果表明,鄱阳湖生态区有机碳储量占全省的46%,以鹰潭地区最高,九江地区最低。施肥明显增强了土壤的碳汇作用,单施有机肥或有机无机肥配施（70F+30M、50F+50M、30F+70M、NPKM、NPK+S、NPK+P和NPK+C）处理的土壤有机碳含量明显高于施化肥处理,以南昌县的30F+70M、进贤县的NPKM和余江县的NPK+P处理最高,其平衡时有机碳含量和固碳潜力分别较施化肥处理提高了3061%和6115%、3017%和5496%、3826%和7479%。因此,提高鄱阳湖生态区农田有机碳密度和固碳潜力最有效方法是有机无机肥配施,其配施方式以猪粪配施化肥相对最好,配施比例以70%有机肥配施30%化肥为宜     

基于碳稳定同位素的滨岸草地生态系统土壤有机碳贡献研究

通过测定4种长三角地区常见的滨岸草本植物（百慕大、白花三叶草、高羊茅与白茅）所在样地中不同形态的土壤碳库含量及土壤有机碳稳定同位素丰度来探索该区域土壤碳库及碳稳定同位素分布特征,并利用稳定同位素混合模型,研究滨岸草地生态系统对土壤碳库的贡献。结果表明：（1）土壤中总碳、有机碳、溶解性有机碳含量随着深度的增加而逐渐降低。总碳、有机碳、溶解性有机碳在4种植物样带的表层土壤中,平均含量分别为2211、1144、5395 mg·kg-1;而深层土壤中则仅为1557、707、1947 mg·kg-1,远低于表层土壤中的含量。且土壤总碳、有机碳及溶解性有机碳两两之间存在极显著的正线性相关;（2）土壤有机碳稳定同位素在垂直方向上表现出C3植物δ13C值随深度增大而增大、C4植物δ13C值随深度增大而减小两种特征。两类植物的平均土壤有机稳定碳同位素δ13C值分别由表层土壤中的-2524‰、-2233‰变化为深层土壤中的-2435‰、-2327‰;（3）借助稳定同位素混合模型计算后发现：不同植物对土壤有机碳的贡献率及有机碳累积速率完全不同。其中百慕大贡献率为1219%、累积速率为6279 g·m-2·a-1;白花三叶草贡献率1434%、累积速率为7534 g·m-2·a-1;高羊茅贡献率为3595%、累积速率为18184 g·m-2·a-1;白茅贡献率为1851%、累积速率为9770 g·m-2·a-1。     

丰乐河流域表层土壤有机碳空间变异特征研究

土壤有机碳含量空间变异特征的研究对于区域土壤资源的可持续利用具有重要意义。在ArcGIS技术的支持下对丰乐河流域表层土壤(0~20 cm)有机碳（SOC）含量的空间变异特征进行了研究。结果表明：丰乐河流域SOC含量为1431±4.50 g·kg-1,不同土地利用类型下SOC含量差异显著（p<001）。其中,林地SOC含量的均值最大,为1558±593 g·kg-1;水田和旱地次之（分别为1539±309 g·kg-1、1146±304 g·kg-1）;园地最小(1109±348 g·kg-1)。流域SOC含量变异系数（CV）为3144%,属中等变异程度。其中,林地的CV为3806%,在4种土地利用类型中为最大;园地、旱地的CV分别为3138%、2652%;水田的CV最小,为2007%,表明人类活动影响表层土壤有机碳含量的变异程度。研究区表层SOC半方差模型为球状模型,块金效应小于25%,存在强烈的空间自相关性,且空间变异主要由结构性因素引起。SOC含量空间分布的各向异性显著,在南北方向上变异程度最为剧烈。SOC含量空间分布表现为东北部、西南部较高,西北部偏低,总体呈斑块状分布     

区域土地用途转换的土地资源碳储量研究

土地用途转换是人类社会经济活动过程中不可或缺的重要环节,也是带来土地资源碳储量变化的重要因素。在“双碳”目标下开展区域土地用途转换的土地资源碳储量研究具有重要的现实意义。基于湖北省2000—2020年5期土地用途转换数据,运用InVEST模型和PLUS模型,研究湖北省土地用途转换引致的土地资源碳储量时空变化。研究结果表明：近20年湖北省土地资源碳储量总体上呈明显下降趋势;2000—2020年湖北省土地资源总碳储量减少约10.6×107 t;在不同土地用途类型中,林地碳储量占土地资源总碳储量比重最大,达到70.68%;在空间上,湖北省土地资源碳储量高值主要集中于4大山区,武汉城市圈土地资源碳储量损失较为严重;根据PLUS模型预测的湖北省土地用途转换结果,2030年湖北省各地区在生态保护优先状态下的土地资源碳储量值最大,达到7.32×109 t,高于自然发展状态下的7.02×109 t和耕地保护优先状态下的6.76×109 t。研究结论：2000—2020年湖北省土地资源碳储量总体上呈现明显下降趋势,主要原因是湖北省城镇化的快速发展致使建设用地迅速扩张,大量侵占耕地、林地和草地。2030年...     

基于生态效益的武汉城市圈土地利用结构优化

满足生态安全的土地利用结构优化是协调社会经济发展与生态环境间矛盾、实现土地持续利用的有效途径。以武汉城市圈为研究区,基于2002～2009年土地利用变更调查汇总数据,引入土壤有机碳储量和土地利用绿当量两个生态指标,评价了城市圈发展不同阶段土地利用结构的生态效益;并通过TOPSIS模型对历年土地利用结构生态合理度进行了评价。在此基础上,以经济效益和生态效益的最大化为目标,构建了2020年多目标优化模型,获得了符合城市圈发展需求的土地利用结构优化方案,呈现“四增三减三稳定”的数量格局,且生态效益指标和生态合理度均呈正向的发展趋势;进而提出了土地资源可持续利用的建议。研究结果对武汉城市圈土地利用总体规划修编、土地利用调控方案的优化以及土地可持续利用具有重要指导意义     

基于生态效益的武汉城市圈土地利用结构优化

满足生态安全的土地利用结构优化是协调社会经济发展与生态环境间矛盾、实现土地持续利用的有效途径。以武汉城市圈为研究区,基于2002~2009年土地利用变更调查汇总数据,引入土壤有机碳储量和土地利用绿当量两个生态指标,评价了城市圈发展不同阶段土地利用结构的生态效益;并通过TOPSIS模型对历年土地利用结构生态合理度进行了评价。在此基础上,以经济效益和生态效益的最大化为目标,构建了2020年多目标优化模型,获得了符合城市圈发展需求的土地利用结构优化方案,呈现"四增三减三稳定"的数量格局,且生态效益指标和生态合理度均呈正向的发展趋势;进而提出了土地资源可持续利用的建议。研究结果对武汉城市圈土地利用总体规划修编、土地利用调控方案的优化以及土地可持续利用具有重要指导意义。