自然资源学报 ›› 2018, Vol. 33 ›› Issue (11): 2032-2045.doi: 10.31497/zrzyxb.20171085
张萌萌1,2,3, 刘梦云1,2,3,*, 常庆瑞2,3,*, 刘欢1,2,3, 张杰1,2,3
收稿日期:
2017-10-17
出版日期:
2018-11-20
发布日期:
2018-11-20
通讯作者:
刘梦云(1973- ),女,陕西蒲城人,副教授,博士生导师,主要从事土地生态恢复方面及地理信息系统研究。E-mail: lmy471993@163.com;常庆瑞(1959- ),男,陕西子洲人,教授,博士生导师,主要从事资源环境与3S技术应用研究。E-mail: changqr@nwsuaf.edu.cn
作者简介:
张萌萌(1993- ),女,陕西铜川人,硕士研究生,研究方向为土地生态恢复与土地资源监测。E-mail: mmzhang2017@126.com
基金资助:
ZHANG Meng-meng1,2,3, LIU Meng-yun1,2,3, CHANG Qing-rui2,3, LIU Huan1,2,3, ZHANG Jie1,2,3
Received:
2017-10-17
Online:
2018-11-20
Published:
2018-11-20
Supported by:
摘要: 中尺度范围土壤有机碳的长期动态变化状态对大气温室气体的浓度、当地环境的生态效应至关重要。论文研究了陕西黄土台塬近30 a表层(0~20 cm)土壤有机碳密度的空间分布特征,并探讨了气候、地形、土壤类型、土地利用与土壤有机碳密度和储量的关系。结果表明:1)近30 a黄土台塬土壤有机碳密度和储量呈增加趋势,且增加幅度愈来愈明显,其中,1985—2000年有机碳密度和储量的增量分别为0.20 kg/m2和1.46×106 t,2000—2015年分别为0.75 kg/m2和10.87×106 t。2)1985—2015年有机碳密度随气温和降水量的增加而增加,随高程和坡度的增加呈现先增加后减少的趋势,在高程679~779 m、坡度10°~20°范围达到最大值。3)大多数土壤类型有机碳密度和储量随时间延长呈增长趋势,其中,黑垆土有机碳密度增加最大(1.59 kg/m2),黄绵土储量增量最多(5.64×106 t);不同土地利用类型有机碳密度和储量随时间延长也呈增加趋势,林草地有机碳密度增加量明显大于耕地。4)研究区表层土壤有机碳密度与气温、土壤类型、土地利用类型在P<0.001水平上相关性显著,与降水在P<0.05水平上显著相关。
中图分类号:
张萌萌, 刘梦云, 常庆瑞, 刘欢, 张杰. 1985—2015年陕西黄土台塬表层土壤有机碳空间分布[J]. 自然资源学报, 2018, 33(11): 2032-2045.
ZHANG Meng-meng, LIU Meng-yun, CHANG Qing-rui, LIU Huan, ZHANG Jie. Spatial Distribution of Organic Carbon in Topsoil of the Loess Tableland in Shaanxi Province during 1985-2015[J]. JOURNAL OF NATURAL RESOURCES, 2018, 33(11): 2032-2045.
[1]SCHLESINGER W H.Evidence from chronosequence studies for a low carbon-storage potential of soils[J]. Nature, 1990, 348(6298): 232-234. [2]LAL R.Soil carbon sequestration impacts on global climate change and food security[J]. Science, 2004, 304(5677): 1623-1627. [3]郭广芬, 张称意, 徐影. 气候变化对陆地生态系统土壤有机碳储量变化的影响[J]. 生态学杂志, 2006, 25(4): 435-442. [GUO G F, ZHANG C Y, XU Y.Effects of climate change on soil organic carbon storage in terrestrial ecosystem. Chinese Journal of Ecology, 2006, 25(4): 435-442. ] [4]徐小锋, 田汉勤, 万师强. 气候变暖对陆地生态系统碳循环的影响[J]. 植物生态学报, 2007, 31(2): 175-188. [XU X F, TIAN H Q, WAN S Q.Climate warming impacts on carbon cycling in terrestrial ecosystems. Chinese Journal of Plant Ecology, 2007, 31(2): 175-188. ] [5]郭建明, 胡理乐, 林伟, 等. 秦岭太白红杉林土壤有机碳密度研究[J]. 环境科学研究, 2010, 23(12): 1464-1469. [GUO J M, HU L L, LIN W, et al.Soil organic carbon density of [6]郝翠, 李洪远, 李姝娟, 等. 天津滨海湿地土壤有机碳储量及其影响因素分析[J]. 环境科学研究, 2011, 24(11): 1276-1282. [HAO C, LI H Y, LI S J, et al.Analysis of soil organic carbon storage and influencing factors in the soil of Binhai Wetland in Tianjin. Research of Environmental Sciences, 2011, 24(11): 1276-1282. ] [7]FIELD C B, RANDERSON J T, MALMSTROM C M.Primary production of the biosphere: Integrating terrestrial and oceanic components[J]. Science, 1998, 281(5374): 237-240. [8]王绍强, 周成虎, 李克让, 等. 中国土壤有机碳库及空间分布特征分析[J]. 地理学报, 2000, 55(5): 533-544. [WANG S Q, ZHOU C H, LI K R, et al.Analysis on spatial distribution characteristics of soil organic carbon reservoir in China. Acta Geographica Sinica, 2000, 55(5): 533-544. ] [9]解宪丽, 孙波, 周慧珍, 等. 中国土壤有机碳密度和储量的估算与空间分布分析[J]. 土壤学报, 2004, 41(1): 35-43. [XIE X L, SUN B, ZHOU H Z, et al.Organic carbon density and storage in soils of China and spatial analysis. Acta Pedologica Sinica, 2004, 41(1): 35-43. ] [10]孙维侠, 史学正, 于东升, 等. 我国东北地区土壤有机碳密度与储量的估算研究[J]. 土壤学报, 2004, 41(3): 298-300. [SUN W X, SHI X Z, YU D S, et al.Estimation of soil organic carbon density and reserves in Northeast China. Acta Pedologica Sinica, 2004, 41(3): 298-300. ] [11]吕成文, 崔淑卿, 赵来. 基于HNSOTOR的海南岛土壤有机碳储量及空间分布特征分析[J]. 应用生态学报, 2006, 17(6): 1014-1018. [LÜ C W, CUI S Q, ZHAO L.Analysis of soil organic carbon storage and spatial distribution based on HNSOTOR in Hainan Island. Chinese Journal of Applied Ecology, 2006, 17(6): 1014-1018. ] [12]程先富, 谢勇. 基于GIS的安徽省土壤有机碳密度的空间分布特征[J]. 地理科学, 2009, 29(4): 540-544. [CHENG X F, XIE Y.Spatial distribution of soil organic carbon density in Anhui Province based on GIS. Scientia Geographica Sinica, 2009, 29(4): 540-544. ] [13]董林林, 于东升, 张海东, 等. 宁夏引黄灌区土壤有机碳密度时空变化特征[J]. 生态学杂志, 2015, 34(8): 2245-2254. [DONG L L, YU D S, ZHANG H D, et al.Temporal and spatial changes of soil organic carbon density in Ningxia Irrigation Zone from 1980 to 2009. Chinese Journal of Ecology, 2015, 34(8): 2245-2254. ] [14]李裕元, 邵明安, 郑纪勇, 等. 黄土高原北部草地的恢复与重建对土壤有机碳的影响[J]. 生态学报, 2007, 27(6): 2279-2287. [LI Y Y, SHAO M A, ZHENG J Y, et al.Impact of grassland recovery and reconstruction on soil organic carbon in the northern Loess Plateau. Acta Ecologica Sinica, 2007, 27(6): 2279-2287. ] [15]孙文义, 郭胜利. 黄土丘陵沟壑区小流域土壤有机碳空间分布及其影响因素[J]. 生态学报, 2011, 31(6): 1604-1616. [SUN W Y, GUO S L.The spatial distribution of soil organic carbon and its influencing factors in hilly region of the Loess Plateau. Acta Ecologica Sinica, 2011, 31(6): 1604-1616. ] [16]孙文义, 郭胜利, 宋小燕. 地形和土地利用对黄土丘陵沟壑区表层土壤有机碳空间分布影响[J]. 自然资源学报, 2010, 25(3): 443-453. [SUN W Y, GUO S L, SONG X Y.Effects of topographies and land use on spatial distribution of surface soil organic carbon in hilly region of the Loess Plateau. Journal of Natural Resources, 2010, 25(3): 443-453. ] [17]郭胜利, 车升国, 梁伟, 等. 黄土高原沟壑区王东沟小流域土壤有机碳空间分布[J]. 生态学报, 2010, 30(1): 52-59. [GUO S L, CHE S G, LIANG W, et al.SOC spatial distribution at small Wangdonggou Watershed in gully region of the Loess Plateau. Acta Ecologica Sinica, 2010, 30(1): 52-59. ] [18]李林海, 郜二虎, 梦梦, 等. 黄土高原小流域不同地形下土壤有机碳分布特征[J]. 生态学报, 2013, 33(1): 179-187. [LI L H, GAO E H, MENG M, et al.The distribution of soil organic carbon as affected by landforms in a small watershed of gully region of the Loess Plateau. Acta Ecologica Sinica, 2013, 33(1): 179-187. ] [19]文雯, 周宝同, 汪亚峰, 等. 黄土高原羊圈沟小流域土地利用时空变化的土壤有机碳效应[J]. 生态学报, 2015, 35(18): 6060-6069. [WEN W, ZHOU B T, WANG Y F, et al.Effects of spatial-temporal change of land use on soil organic carbon in landfill leaf area of Loess Plateau. Acta Ecologica Sinica, 2015, 35(18): 6060-6069. ] [20]马彩虹, 任志远, 李小燕. 黄土台塬区土地利用转移流及空间集聚空间特征分析[J]. 地理学报, 2013, 68(2): 257-267. [MA C H, REN Z Y, LI X Y.Analysis on spatial characteristics of land use transfer and spatial agglomeration in Loess Plateau. Acta Geographica Sinica, 2013, 68(2): 257-267. ] [21]齐磊华. 黄土高原侵蚀地貌与水土流失关系研究 [M]. 西安: 陕西人民教育出版社, 1991: 83. [QI L H.Study on Relationship between Erosion Landform and Soil and Water loss in Loess Plateau. Xi’an: Shaanxi People’s Education Press, 1991: 83. ] [22]陕西省土壤普查办公室. 陕西土种志[M]. 西安: 陕西科技出版社, 1993. [Shaanxi Province Soil Census Office. Shaanxi Soil Species. Xi’an: Shaanxi Science and Technology Press, 1993. ] [23]陕西省土壤普查办公室. 陕西土种志 [M]. 北京: 科学出版社, 1992. [Shaanxi Province Soil Census Office. Shaanxi Soil Species. Beijing: Science Press, 1992. ] [24]石志华, 刘梦云, 常庆瑞, 等. 基于优化参数的陕西省气温、降水栅格化方法分析[J]. 自然资源学报, 2015, 30(7): 1141-1152. [SHI Z H, LIU M Y, CHANG Q R, et al.Comparison of temperature and precipitation rasterization methods based on optimized parameters in Shaanxi Province. Journal of Natural Resources, 2015, 30(7): 1141-1152. ] [25]姜小三, 潘剑君, 李学林. 江苏表层土壤有机碳密度和储量的估算研究[J]. 土壤通报, 2005, 36(4): 501-503. [JIANG X S, PAN J J, LI X L.Organic carbon density and storage in topsoil of Jiangsu and spatial analysis. Chinese Journal of Soil Science, 2005, 36(4): 501-503. ] [26]刘伟, 程积民, 高阳, 等. 黄土高原草地土壤有机碳分布及其影响因素[J]. 土壤学报, 2012, 49(1): 68-76. [LIU W, CHENG J M, GAO Y, et al.Distribution of soil organic carbon in grassland of Loess Plateau and its influencing factors. Acta Pedologica Sinica, 2012, 49(1): 68-76. ] [27]代杰瑞, 庞绪贵, 曾宪东, 等. 山东省土壤有机碳密度的空间分布特征及其影响因素[J]. 环境科学研究, 2015, 28(9): 1449-1458. [DAI J R, PANG X G, ZENG X D, et al.Soil carbon density and distribution and influencing factors in Shandong Province. Research of Environmental Sciences, 2015, 28(9): 1449-1458. ] [28]傅华, 陈亚明, 王彦荣, 等. 阿拉善主要草地类型土壤有机碳特征及其影响因素[J]. 生态学报, 2004, 24(3): 469-476. [FU H, CHEN Y M, WANG Y R, et al.Organic carbon content in major grassland types in Alex, Inner Mongolia. Acta Ecologica Sinica, 2004, 24(3): 469-476. ] [29]RITCHIE J C, MCCARTY G W, VENTERIS E R, et al.Soil and soil organic carbon redistribution on the landscape[J]. Geomorphology, 2007, 89(1): 163-171. [30]刘宪锋, 任志远, 林志慧, 等. 基于GIS的陕西省土壤有机碳估算及其空间差异分析[J]. 资源科学, 2012, 34(5): 911-918. [LIU X F, REN Z Y, LIN Z H, et al.Estimation of soil organic carbon in Shaanxi Province and analysis of its spatial difference based on GIS. Resources Science, 2012, 34(5): 911-918. ] [31]张希彪, 上官周平. 黄土丘陵区油松人工林与天然林养分分布和生物循环比较[J]. 生态学报, 2006, 26(2): 373-382. [ZHANG X B, SHANGGUAN Z P.Nutrient distributions and bio-cycle patterns in both natural and artificial [32]马玉红, 郭胜利, 杨雨林, 等. 植被类型对黄土丘陵区流域土壤有机碳氮的影响[J]. 自然资源学报, 2007, 22(1): 97-105. [MA Y H, GUO S L, YANG Y L, et al.Influence of vegetation types on soil organic C at Yangou Catchment in the loess hilly-gully region. Journal of Natural Resources, 2007, 22(1): 97-105. ] [33]GRANDY A, ROBERSTON G.Land-use intensity effects on soil organic carbon accumulation rates and mechanisms[J]. Ecosystems, 2007, 10(1): 59-74. [34]MARTENS D A, REEDY T E, LEWIS D T.Soil organic carbon content and composition of 130-year crop pasture and forest land-use managements[J]. Global Change Biology, 2004, 10(1): 65-78. [35]徐香兰, 张科利, 徐宪立, 等. 黄土高原地区土壤有机碳估算及其分布规律分析[J]. 水土保持学报, 2003, 17(1): 13-15. [XU X L, ZHANG K L, XU X L, et al.Spatial distribution and estimating of soil organic carbon on Loess Plateau. Journal of Soil and Water Conservation, 2003, 17(1): 13-15. ] |
[1] | 冀正欣, 王秀丽, 李玲, 关小克, 蔚霖, 许月卿. 南阳盆地区耕地利用效率演变及其影响因素[J]. 自然资源学报, 2021, 36(3): 688-701. |
[2] | 杨钊, 刘永婷, 秦金芳, 刘斌, 王盼盼, 刘世杰, 徐致云. 长三角游乐型主题公园客流时空分布特征及其影响因素分析——以上海欢乐谷、常州恐龙园、芜湖方特为例[J]. 自然资源学报, 2021, 36(3): 722-736. |
[3] | 陈凡, 郭剑, 栗欣如, 李建平. 农业产业化经营项目空间分布及驱动因素分析——以京津冀地区为例[J]. 自然资源学报, 2021, 36(2): 513-524. |
[4] | 王长松, 段蕴歆, 张然. 历史时期黄河流域城市空间格局演变与影响因素[J]. 自然资源学报, 2021, 36(1): 69-86. |
[5] | 何培培, 张俊飚, 何可, 陈柱康. 农业生产何以存在低碳效率幻觉?——来自1997—2016年31个省份面板数据的证据[J]. 自然资源学报, 2020, 35(9): 2205-2217. |
[6] | 刘合林, 聂晶鑫. 2006—2018年中国省级以上开发区的空间分布特征变化[J]. 自然资源学报, 2020, 35(9): 2229-2240. |
[7] | 张圆刚, 余向洋. 生活空间重构旅游者的乡村游憩影响因素与路径——一个模糊集的定性比较分析[J]. 自然资源学报, 2020, 35(7): 1633-1646. |
[8] | 李航飞, 韦素琼, 魏少彬. 农户视角下台湾农业技术在大陆扩散影响因素分析——以广东韶关粤台农业合作试验区兰花种植业为例[J]. 自然资源学报, 2020, 35(7): 1686-1698. |
[9] | 耿甜伟, 陈海, 张行, 史琴琴, 刘迪. 基于GWR的陕西省生态系统服务价值时空演变特征及影响因素分析[J]. 自然资源学报, 2020, 35(7): 1714-1727. |
[10] | 王晓艺, 苏正安, 马菁, 杨鸿琨, 何周窈, 周涛. 河北坝上与坝下不同土地利用类型土壤入渗特征及其影响因素[J]. 自然资源学报, 2020, 35(6): 1360-1368. |
[11] | 仲佳, 于慧, 刘邵权. 张家口市排污工业点源空间分布格局[J]. 自然资源学报, 2020, 35(6): 1402-1415. |
[12] | 高楠, 张新成, 王琳艳. 中国红色旅游网络关注度时空特征及影响因素[J]. 自然资源学报, 2020, 35(5): 1068-1089. |
[13] | 张锐, 刘焱序, 赵嵩, 傅伯杰. 中国城市居民对青藏高原生态资产的支付意愿——以中国27市为例[J]. 自然资源学报, 2020, 35(3): 563-575. |
[14] | 李莉, 侯国林, 夏四友, 黄震方. 成都市休闲旅游资源空间分布特征及影响因素[J]. 自然资源学报, 2020, 35(3): 683-697. |
[15] | 杨静涵, 刘梦云, 张杰, 张萌萌, 曹润珊, 曹馨悦. 黄土高原沟壑区小流域土壤养分空间变异特征及其影响因素[J]. 自然资源学报, 2020, 35(3): 743-754. |
|