商河縣耕層土壤有機(jī)碳密度及儲(chǔ)量研究

杲廣文

(山東天誠國(guó)土規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，山東 濟(jì)南 250014)

0 引言

土壤有機(jī)碳庫作為全球碳庫的重要組成部分，對(duì)全球氣候變化及生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有著不可估量的作用。自20世紀(jì)80年代以來，Bohn(1976)，Eswaren(1993)，Lacel1eB.(1998)，Bernoux(2002)等眾多學(xué)者對(duì)各自國(guó)家甚至全球的土壤有機(jī)碳庫進(jìn)行了估算[1-5]。此外，潘根興、王紹強(qiáng)、孫文娟等學(xué)者均對(duì)我國(guó)不同區(qū)域土壤有機(jī)碳密度與儲(chǔ)量進(jìn)行了估算[6-12]。孫維俠、史學(xué)正等人(2005)基于中國(guó)1∶100萬土壤數(shù)據(jù)庫,對(duì)中國(guó)土壤有機(jī)碳密度及儲(chǔ)量進(jìn)行估算，研究表明中國(guó)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量為89.14×1012kg，平均碳密度為9.60kg·m-2，被認(rèn)為是目前誤差最小、最為接近真值的研究結(jié)果[13]。

商河縣地處山東省西北部，隸屬濟(jì)南市，轄1個(gè)街道辦事處、9個(gè)鎮(zhèn)、2個(gè)鄉(xiāng)，總面積1162.68hm2，2011年耕地面積76118.10hm2，其中旱地499.78hm2，水澆地75607.73hm2，水田10.59hm2[14]。商河縣土壤有機(jī)碳庫密度及儲(chǔ)量的研究對(duì)于提高土壤質(zhì)量，保護(hù)土壤資源，維護(hù)商河縣農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。該文以土壤有機(jī)碳為研究對(duì)象，以商河縣為研究區(qū)域，通過2010年耕地地力評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)中有機(jī)碳含量的計(jì)算分析，研究商河縣土壤有機(jī)碳的密度、儲(chǔ)量及其分布情況。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)基本情況

商河縣年平均溫度12.6℃，年平均降水量611.5mm，暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，主要土類為潮土、鹽土、風(fēng)沙土，主要亞類為褐土化潮土、潮土、鹽化潮土、濕潮土、潮鹽土、風(fēng)沙土。

1.2 數(shù)據(jù)來源及處理軟件

1.2.1 樣點(diǎn)數(shù)據(jù)來源

2010年采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)總計(jì)1920個(gè)，通過arcGIS的添加x，y坐標(biāo)功能生成均勻分布在商河縣的點(diǎn)位圖，采樣點(diǎn)分布圖如圖1所示。

圖1 2011年研究區(qū)采樣點(diǎn)分布圖

1.2.2 矢量數(shù)據(jù)的來源及處理方法

應(yīng)用的軟件為ArcGIS9.3和Microsoft Excel 2003。以1∶1萬的土壤圖和土地利用現(xiàn)狀圖為基礎(chǔ)，疊加求交，提取耕地圖斑，生成的圖件作為管理單元圖，耕地圖斑作為最小評(píng)價(jià)單元，獲得最小評(píng)價(jià)單元26951個(gè)。樣點(diǎn)插值方法采用反距離法(IDW)，通過arcGIS區(qū)域統(tǒng)計(jì)的方法對(duì)管理單元圖進(jìn)行賦值。

1.3 研究方法

該文計(jì)算土壤表層0～20cm有機(jī)碳密度及儲(chǔ)量。土壤有機(jī)碳密度是指單位面積一定深度的土層中土壤有機(jī)碳的含量。土壤有機(jī)碳密度(SOCD)的計(jì)算采用國(guó)際通用的土壤有機(jī)碳密度計(jì)算公式：

SOCD=T×θ×C×(1-δ%)/100

式中：T為土壤某層的厚度(cm)；θ為對(duì)應(yīng)土壤的容重(g/cm3)；C為對(duì)應(yīng)土壤有機(jī)碳含量(g/kg)；δ為對(duì)應(yīng)土壤>2mm礫石體積百分比含量(%)。

土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量=對(duì)應(yīng)土壤類型面積×土壤有機(jī)碳密度

2 結(jié)果與分析

2.1 商河縣土壤有機(jī)碳密度的空間分布

圖2為商河縣耕層土壤有機(jī)碳的密度分布。由圖可以看出，商河縣土壤有機(jī)碳密度整體西北和東南偏低，中部及南都較高，從空間分布上沒有表現(xiàn)出明顯的差異性，分析原因，可能與人類活動(dòng)的強(qiáng)烈干預(yù)有密切關(guān)系。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，土壤有機(jī)碳密度范圍為1.69～5.17kg/m2，平均為3.44kg/m2，耕地土壤有機(jī)碳密度在3.44kg/m2以上面積為41370.50hm2，占到全縣的54.35%(圖2)。

圖2 2011年耕層土壤有機(jī)碳密度分布圖

2.2 商河縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤有機(jī)碳密度及儲(chǔ)量分布

表1表示商河縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤有機(jī)碳密度及儲(chǔ)量的分布情況，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤有機(jī)碳密度平均值均在3.05kg/m2以上，差異不大，最大值玉皇廟鎮(zhèn)3.65kg/m2，最小值鄭陸鎮(zhèn)3.15kg/m2。商河縣土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量為0.26×1010kg，最大值玉皇廟鎮(zhèn)3.47×108kg，最小值張坊鄉(xiāng)0.92×108kg。

表1 商河縣土壤有機(jī)碳密度及儲(chǔ)量分布情況

2.3 商河縣主要土壤類型有機(jī)碳密度及儲(chǔ)量分布

運(yùn)用GIS數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能，將管理單元圖屬性數(shù)據(jù)表按照土壤亞類進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得出商河縣不同亞類土壤有機(jī)碳密度與儲(chǔ)量的分布情況，如表2。商河縣耕地的主要土壤類型為潮土、濕潮土和鹽化潮土，分別占到商河縣耕地總面積的39.56%，23.42%和14.09%。有機(jī)碳密度最大為濕潮土3.55kg/m2，其次為潮土3.46kg/m2，最小值為風(fēng)沙土3.29kg/m2，各亞類土壤有機(jī)碳密度依次為：濕潮土>潮土>潮鹽土、褐土化潮土>鹽化潮土>風(fēng)沙土。有機(jī)碳儲(chǔ)量最大值為潮土10.38×108kg，其次為濕潮土6.36×108kg，最小值為褐土化潮土1.34×108kg，各亞類土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量依次為：潮土>濕潮土>鹽化潮土>潮鹽土>風(fēng)沙土>褐土化潮土。

表2 商河縣主要土壤類型有機(jī)碳密度及儲(chǔ)量

3 結(jié)論

(1)商河縣土壤有機(jī)碳密度范圍為1.69～5.17kg/m2，平均3.44kg/m2；有機(jī)碳儲(chǔ)量為0.26×1010kg。

(2)按鄉(xiāng)鎮(zhèn)統(tǒng)計(jì)，有機(jī)碳密度最大值為玉皇廟鎮(zhèn)3.65kg/m2，最小值為鄭陸鎮(zhèn)3.15kg/m2，有機(jī)碳儲(chǔ)量最大值玉皇廟鎮(zhèn)3.47×108kg，最小值張坊鄉(xiāng)0.92×108kg。

(3)按土壤類型統(tǒng)計(jì)，有機(jī)碳密度最大的為濕潮土3.46kg/m2，最小為風(fēng)沙土3.29kg/m2，有機(jī)碳儲(chǔ)量最大為潮土10.38×108kg，最小為褐土化潮土1.34×108kg。

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