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中国水土保持科学 2018年第2期16卷 73-79页

作者：刘潘伟高鹏刘晓华刘胜涛牛香王兵山东农业大学林学院国家林业局泰山森林生态站山东省土壤侵蚀与生态修复重点实验室山东泰安271018 中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所北京100091

为了探究江西大岗山流域土壤碳氮要素的空间异质性分布规律,以该流域表层土壤为研究对象,基于GIS平台,建立土壤有机碳(SOC)和全氮(STN)与植被及地形因子的相关关系模型,从而分析流域土壤碳氮要素的空间分布特征及其影响因素:1)流域表层... 详细信息

为了探究江西大岗山流域土壤碳氮要素的空间异质性分布规律,以该流域表层土壤为研究对象,基于GIS平台,建立土壤有机碳(SOC)和全氮(STN)与植被及地形因子的相关关系模型,从而分析流域土壤碳氮要素的空间分布特征及其影响因素:1)流域表层SOC和STN的平均值为25.55和1.61 g/kg,变异系数分别为64.16%和28.37%,均属于中等程度变异。2)植被和地形因子与SOC和STN具有较高的空间相关性,基于归一化植被指数(NDVI)、海拔和地形湿度指数的流域表层土壤构建了SOC和STN的空间分布图——碳氮要素分布均呈现由西北向东南逐渐减少的趋势。3)流域表层的SOC和STN与汇流动力指数和沉积物运移指数呈显著负相关关系,而与NDVI、海拔、坡度和地形湿度指数呈显著正相关关系。因此,植被和地形因子显著影响大岗山流域SOC和STN的空间异质性分布。研究结果可为我国南方红壤区森林植被土壤碳氮等要素的空间分布规律研究和水土流失综合治理效益的定量评价提供参考。

关键词： NDVI 地形因子空间分布碳素和氮素表土大岗山流域江西

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基于NDVI和地形因子的江西大岗山流域土壤碳氮空间分布特征

基于NDVI和地形因子的江西大岗山流域土壤碳氮空间分布特征

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作者：刘潘伟山东农业大学

学位级别：硕士

土壤中碳氮含等量的空间分布规律及其影响因素,是全球碳氮循环的重要研究内容。为了研究我国南方红壤区森林植被土壤碳氮要素的空间分布特征及其影响因素,本文以南方红壤区典型区域的江西大岗山流域表层（0～20 cm）土壤为研究对象,综... 详细信息

土壤中碳氮含等量的空间分布规律及其影响因素,是全球碳氮循环的重要研究内容。为了研究我国南方红壤区森林植被土壤碳氮要素的空间分布特征及其影响因素,本文以南方红壤区典型区域的江西大岗山流域表层（0～20 cm）土壤为研究对象,综合考虑研究区植被类型、地形条件和空间分布均匀性等因素,设置90个取样点,并于2015年7月和2016年7月采集270个土壤样品,基于地统计学相关理论和ArcGIS、ENVI、SPSS等软件平台,研究了植被和地形等因素对流域表层土壤碳氮要素空间分布的影响;同时,利用不同的土壤碳氮要素空间预测方法,分析了该流域表层土壤碳氮含量的空间分布特征,并对不同的空间预测方法进行了对比与探讨。以期为我国南方红壤区森林植被土壤碳氮等要素空间分布规律研究和森林生态系统服务功能的定量评价提供科学依据。主要研究结果如下:（1）大岗山流域表层（0～20 cm）土壤的土壤有机碳、全氮和碱解氮的平均含量分别为25.82 g/kg、1.63 g/kg和126.67 mg/kg。土壤有机碳、全氮和碱解氮的变异系数在25%0%之间,均属于中等程度变异。其中,土壤有机碳的变异程度最大（58.33%）,其次为碱解氮（45.10%）,全氮的变异程度最小（26.99%）。不同植被类型下的土壤碳氮含量差异显著。土壤有机碳表现为马尾松>农田>杉木>阔叶混交林>毛竹>针阔混交林>荒草地;土壤全氮表现为马尾松>农田>杉木>毛竹>针阔混交林和阔叶混交林>荒草地;土壤碱解氮表现为针阔混交林>阔叶混交林>杉木>马尾松>农田>毛竹>荒草地。不同土层厚度下土壤碳氮含量明显不同。0～10 cm层中的土壤有机碳、全氮和碱解氮的平均含量分别为32.39 g/kg、1.80 g/kg和152.66 mg/kg,10～20 cm层中土壤有机碳、全氮和碱解氮的平均含量分别为19.25 g/kg、1.46 g/kg和100.69 mg/kg,0～10 cm层中的土壤碳氮含量明显大于10～20 cm层。（2）大岗山流域表层（0～20 cm）土壤有机碳与全氮和碱解氮之间均为显著正相关,相关系数分别为0.93和0.88,土壤碳氮要素空间分布关系密切。土壤有机碳、全氮和碱解氮与NDVI、海拔、坡度和地形湿度指数呈正相关关系,而与汇流动力指数、沉积物运移指数呈负相关关系。植被和地形因子显著影响土壤有机碳、全氮和碱解氮的空间分布。（3）本研究中,协同克里格插值法在预测土壤碳氮要素空间分布时精度更高,对土壤有机碳、全氮和碱解氮的预测精度分别为77.5%、76.9%和77.1%。基于协同克里格插值法生成了大岗山流域土壤碳氮空间分布图,分析了该流域的土壤碳氮要素空间分布特征。大岗山流域表层土壤有机碳和全氮含量的空间分布格局均呈现西北部高,东南部低,由西北向东南逐渐减少的趋势,这种分布趋势与该流域的DEM走向和NDVI分布趋势基本一致。土壤碱解氮含量除在流域西北部较多外,其他区域差异不明显。

关键词： NDVI 地形因子空间分布碳素和氮素大岗山流域

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