區域土壤有機碳吸存對快速城市化的回響研究

《區域土壤有機碳吸存對快速城市化的回響研究》是依託福建師範大學，由曾宏達擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：區域土壤有機碳吸存對快速城市化的回響研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：曾宏達
• 依託單位：福建師範大學

項目摘要

當前，城市化進程正在全球範圍內以前所未有的速度進行。快速的城市發展，土地利用狀態和格局發生了劇烈的變化，改變了生態系統類型與土壤的理化性質，引起土壤有機碳的消減或累積。然而高度異質性的城市土地覆蓋景觀，疊加人為干擾的隨機性，成為研究城市化影響土壤碳吸存的難題。與此同時，基於大樣本土壤取樣空間數據與遙感技術估算區域尺度土壤有機碳儲量，已成為陸地生態系統碳循環研究的關鍵技術之一。本研究選擇福州市南台島(倉山區)作為研究區，在對土壤格網分層隨機採樣和高分辨遙感影像的支持下，探尋城市化影響區域土壤有機碳儲量變化成因和回歸克里插值的區域化輔助變數，對比並確定區域土壤有機碳儲量估算的尺度轉換方法，並從多尺度揭示快速城市化對區域土壤有機碳吸存的影響機制。該研究對深入了解快速城市化對區域碳儲量變化與土壤碳吸存機制的影響有重要的科學意義，也有助於為城鎮規劃中合理開發和持續經營土壤資源提供科學依據。

結題摘要

區域尺度土壤碳儲量空間估算，多採用地統計學從點到面的插值外推。這種外推是在土壤資源空間連續分布的前提下，進而估算土壤碳密度。然而，在城市區域因土壤資源受到不透水面或人工水體的占據而消失，尤其表層土壤，進而導致土壤碳分布不連續，而不能用土壤碳密度來表征其空間分布特徵。為此本研究在分析土地利用/覆蓋，遙感指數，城市用地強度等輔助變數對土壤碳儲量影響的基礎上，採用回歸克里格估算城市區域土壤碳儲量空間分布。不同土地利用方式下土壤全碳(Total carbon，TC)含量均存在顯著差異（p<0.05），城郊居民點和耕地的TC含量均顯著高於其他用地類型，以裸地為最低；不同土壤類型間TC含量差異亦顯著(p＜0.05)，紅土的平均碳含量最高，顯著高於其它4種土類，潮土TC平均含量最低；（3）城郊和建成區內不同植被覆蓋類型間TC無顯著差異(p>0.05)。經篩選，基於土地利用類型、土壤類型和不透水面蓋度的回歸克里格擬合的城市區域土壤碳儲量空間分布圖，在空間變化的過渡較為自然、平緩，體現了隨城市區域要素變化而變化的特點，這點與研究區表層碳儲量實際分布規律較為吻合。然而從逐步回歸方程的決定係數仍低於0.5，模擬結果的平均預測誤差和均方根誤差仍分別達到-0.174和0.498，城市區域土壤性質的空間估算結果精度不高。其主要原因在於研究區多數土地利用類型表層土壤碳儲量變異係數均高於50%，城市區域的土壤受人類活動的干擾，隨機變異大，精確的空間分布規律有待更深入探索。從福州市南台島土地利用變化的三條主線看，原先分布最廣的耕地轉變為建成區後，TC平均含量下降了40.22%；其中耕地轉變為公園綠地，住宅商業用地，道路用地以及建設過程中的裸地後，土壤表層0～20 cm TC含量分別降低了41.92%、53.05%、57.72%和73.52%。城鄉村鎮等居民點轉變為建成區後，表層土壤0～20 cm TC平均含量下降了50.13%。