【文章內(nèi)容簡介】 算 單元 （ 分別 以 生態(tài)系統(tǒng)分類、 FAO以及土壤系統(tǒng)分類 ） 為 基礎(chǔ)，估算出 美國范圍 內(nèi) 土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量 為 。足球 王國巴西 表層 （ 0～ 30cm層 ） 土壤 有機(jī)碳儲(chǔ)量為 177。 Pg ， 此數(shù)據(jù)是 Bernoux（ 2022）通過 將土壤圖及植被圖相結(jié)合，從而得出土壤植被圖 及 土壤剖面數(shù)據(jù)，進(jìn)而 估算 出的 巴西 地區(qū) 表層 土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量。 新 西 蘭 國家 表層 （ 0～ 30） 及 1m范圍內(nèi)的碳儲(chǔ)量為 ，此 數(shù)據(jù)是材料 與方法 9 Scott（ 2022） 考慮 土地利用 方式 、氣候以及土壤類型等因素， 形成 約 2022個(gè) 土壤 數(shù)據(jù)從而 估算得出。 J. Meersmans（ 2022） 通過模擬土壤 有機(jī)碳三維空間模型 估算比利時(shí)北部 沿海 弗 蘭德倫平原碳儲(chǔ)量為 1m深度分別估算為 177。177。 Mt 。不 同年代不 同 研究者對不同區(qū)域尺度土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量估算結(jié)果 不盡相同 ，其原因 在于 影響土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量因素的眾多不確定性?？?體來 說， 估算 精度 隨著 估算方法及數(shù)據(jù) 來源 的可靠性增強(qiáng)而日益增加 ，更 加準(zhǔn)確的估算土壤 有 機(jī)碳 儲(chǔ)量 還需要我們進(jìn)一步努力。 國內(nèi)對土壤有機(jī) 碳儲(chǔ)量的估算較晚，一般都是應(yīng)用土壤調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行。全國尺度上，方精云（ 1996）等對全國土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量估算結(jié)果是 ；潘根興（ 1999）等對《中國土種志》的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析篩選，以 1m土壤深度為估算土壤有機(jī)碳估算深度，其估算結(jié)果是 50 Pg；王紹強(qiáng)（ 2022）等結(jié)合將全國 1:400 萬土壤類型分布圖和全國土壤普查的剖面數(shù)據(jù)相結(jié)合，估算出全國土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量為 ；李克讓（ 2022）等人更加進(jìn)一步的結(jié)合土壤、植被、氣候數(shù)據(jù)對全國土壤有機(jī)碳進(jìn)行估算，其結(jié)果是 Pg；解憲麗（ 2022）結(jié)合土壤 普查剖面數(shù)據(jù)及全國土壤分布圖，以 1m作為土壤深度估算出全國土壤碳儲(chǔ)量是 ；于東升（ 2022）以 1:100 萬土壤數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合 GIS運(yùn)用，以面積平均法對中國土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的估算結(jié)果為 ，其結(jié)果非常權(quán)威和可靠。從其過程可以看出，因他們運(yùn)用的方法、數(shù)據(jù)精度不一樣，其估算結(jié)果也不盡相同。區(qū)域尺度上，在區(qū)域尺度上，甘海華等（ 2022）采用地理信息系統(tǒng)技術(shù)估算出廣東省有機(jī)碳儲(chǔ)量為 179。 109t；孫維俠等（ 2022） ]以中國東北為研究區(qū)，估算的 1m土層有機(jī)碳密度為 178。 hm2；王義祥、翁伯琦（ 2022）以第二次土壤普查數(shù)據(jù)估算福建省土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量，其值為 179。 107t；黃雪夏等（ 2022）以重慶市第 2次土壤普查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，同時(shí)參考重慶市土壤及土地利用現(xiàn)狀情況，運(yùn)用 GIS估算出重慶市 20cm及 100cm深土壤有機(jī)碳密度及儲(chǔ)量，其結(jié)果顯示 1m深土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量大約是 20cm深土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的 3倍左右；方華軍等（ 2022）運(yùn)用我國第二次土壤調(diào)查數(shù)據(jù)估算得出我國東北黑土區(qū)的土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量為 179。 108t，此外還研究了開墾和翻耕對土壤有機(jī)碳損失的影響；許信旺等（ 2022）利用土壤類 型法對安徽省土壤有機(jī)碳密度及儲(chǔ)量進(jìn)行了估算，結(jié)果表明，該省表層土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量為 179。 109t，此數(shù)約為整個(gè)土層土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的 ；袁芳等（ 2022）對江西省表層土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量進(jìn)行了估算，其值為 179。 108t，主要存儲(chǔ)在紅壤和水稻土中；申廣榮等（ 2022）對上海崇明島有機(jī)碳儲(chǔ)量進(jìn)行估算，其值為 179。 106t，主要存儲(chǔ)在水稻土中； HaiRen Hua等（ 2022）研究了廣東省土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量在 1992到 2022這些年間的變化，從 1992年的 179。 108t變化到 2022年的 179。 108t，其增加了 179。 107t； Weijun Fu等（ 2022）對浙江安吉縣竹林土壤有機(jī)碳密度值進(jìn)行了估算其均值 ?1。近些年來越來越多的人對土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量進(jìn)行研究，其估算方法和估算準(zhǔn)確性也在逐步提高，但仍存在諸多缺陷，需要我們進(jìn)一步進(jìn)行研究。 材料 與方法 10 土壤性質(zhì)的空間變異 土壤因其成土母質(zhì)、氣候、地形等自然因素的差異以及受到耕作、施肥等人為因素的影響而具有高度的異質(zhì)性（秦松等， 2022），即使在很小的距離上，其土壤性質(zhì)也存在較大的差異，從而對其結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生較大的影響（ Mallarino 1996）。土地利用方式（ 顧成軍等， 2022； Fu B. J. et al. 2022），地形因素（ 王峰等， 2022；張素梅等，2022。徐國策等， 2022），植被類型（劉世榮等， 2022） ,氣候（周濤等 ,2022）等均會(huì)對土壤異質(zhì)性影響較大。地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法是空間統(tǒng)計(jì)學(xué)的一個(gè)重要分支，其分析研究既具有隨機(jī)性又具有結(jié)構(gòu)性，同時(shí)考慮隨機(jī)性因素和結(jié)構(gòu)性因素對研究對象的影響，考慮到樣本值的大小又重視樣本空間位置及其之間的距 離，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)學(xué)只考慮樣本值大小而忽略空間方位的缺陷。如今地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法廣泛應(yīng)用于空間變異研 究中。張偉等（ 2022）分析了 典型喀斯特林地土壤養(yǎng)分空間變異；王宗明等（ 2022）研究了東北區(qū)域尺度下典型農(nóng)業(yè)縣農(nóng)田土壤養(yǎng)分空間分布及其影響因素；王洪杰等（ 2022）對四川省資陽市松濤鎮(zhèn)的響水村小流域尺度土壤養(yǎng)分的空間分布特征進(jìn)行了研究；王其兵等（ 1998）研究了內(nèi)蒙古錫林河流域草原土壤有機(jī)碳空間異質(zhì)性。對于土壤空間變異研究的不斷發(fā)展和完善使其在其他各個(gè)領(lǐng)域也得到了相應(yīng)的發(fā)展，土壤的空間變特性可以為土地管理者、政策制定者、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)提供基本可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，從而為其方向步驟的制定提供依據(jù)。 材料 與方法 11 第二章 材料與方法 研究區(qū)概況 地理位置 延慶縣位于 北京 北部， 東經(jīng) 115176。4439。 ～ 116176。3439。 ， 北緯 40176。1639。 ～ 40176。4739。 ，東與懷柔相鄰，南與昌平相聯(lián)，西面和北面與 河北省 懷來縣、赤城縣相接。延慶地域總面積 平方公里，其中，山區(qū)面積占 %，平原面積占 %，水域面積占1%。 本 研究區(qū) 高廟屯 小流域 （ 116176。 11′ 50″ ～ 116176。 15′ 39″ E， 40176。 30′ 29″ ～40176。 32′ 28″ N） 位于 延慶縣東南部，流域 北邊為八里店小流域和南菜園 小 流域，南邊為馮家廟小流域，西側(cè)為小泥河流域，東 側(cè) 為井家莊小流域， 流域 面積為 ，隸屬 大榆樹 鎮(zhèn) （見 圖 21） 。 圖 21 項(xiàng)目 區(qū)地理位置圖 The location of study area map 地貌概況 高廟屯 小流 域 地貌類型 基本 為山區(qū)和 平原 ， 其中南邊 和東北為山區(qū) ， 其余基本為平原， 地勢 西 北側(cè)最低， 東北 側(cè)和南側(cè)最高 ， 南側(cè)山體 最 高 海 拔 為 650m，平原平均海 拔在 450 。區(qū)內(nèi)坡度主要在 0～ 25176。 之間， 山體坡度大都在 0～ 15176。 之間 ，平原坡度大都在 5176。 以 內(nèi)。 氣候概況 本 研究區(qū)屬大陸性季風(fēng)氣候，屬溫帶與中溫帶、半干旱與半濕潤帶的過渡連帶。氣候獨(dú)特，冬冷夏涼，年平均氣溫 8℃， 流域內(nèi) 多年平均降水 ，降水時(shí)空分布不均 , 80%集中在 6～ 9月份。大風(fēng)日數(shù)達(dá) 175天，主要風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)、北風(fēng)。 植被概況 流域內(nèi)主要土地利用方式為耕地 (%)、林地 (%)、草地 (%)、園地(%)、其他類型用地 (%)。 流域內(nèi) 流域內(nèi)坡度及土地利用類型圖見圖 22。流域內(nèi)林草覆蓋度為 %， 主要植物有 椴樹 （ Tilia tuan Szyszyl） 、柳樹 （ Salix babylonica） 、苕條 （ Lespedeza bicolor Turcz） 、紅松 （ Pinus koraiensis Sieb. et Zucc） 、落葉松 （ Larix gmelinii （ Rupr.） Kuzen） 、樟子松 （ Pinus sylvestris var. mongolica Litv） 、紫椴 （ Tilia amurensis Rupr）、五味子（ Schisandra chinensis 材料 與方法 12 （ Turcz.） Baill）、向日葵（ Helianthus annuus）、蘋果（ Malus domestica）、毛白楊（ Populus tomentosa）、刺槐（ Robinia pseudoacacia L.）、火炬樹（ Rhus Typhina）、側(cè)柏（ Platycladus orientalis （ L.) Franco）、黃櫨（ Cotinus coggygria Scop）、杏（ Armeniaca vulgaris Lam）、紫葉李（ Prunus ceraifera cv. Pissardii）、油松（ Pinus tabuliformis Carri232。re）、紫穗槐（ AmorphafruticosaL）等等。 圖 22 項(xiàng)目區(qū)坡度及土地利用圖 The map of slope and land use in study area 土壤概況 土壤 分類是以 土壤發(fā)生學(xué) 為指導(dǎo)，土壤屬性為依據(jù)的一種 土壤分類 系統(tǒng) 。中國 土壤學(xué)會(huì)于 1987 年 12 月在太原召開 土壤分類 會(huì)議擬訂出《中國土壤分類系統(tǒng)》，經(jīng)過修改，于 1992 年定稿，確立了 12 個(gè) 土綱 、 28 個(gè)亞綱、 61 個(gè)土類和 233 個(gè)亞類的高級(jí)分類單元；基層分類單元為土屬、土種和變種，而以土種為基本單元。 延慶 山區(qū) 土壤分為 1 個(gè)土類， 5 個(gè)亞 類，土類 為褐土， 亞 類為褐土、 淋 溶褐土、石灰 性 褐土、 褐土 性 粗 骨土、 潮褐土 。 數(shù)據(jù)來源與處理 數(shù)據(jù)來源 根據(jù)高廟屯小流域不同的立地類型，采取典型取樣法在流域內(nèi)選取土樣點(diǎn) 126個(gè)（ 68個(gè)樣點(diǎn)數(shù)據(jù)為 2022年 6月獲得， 52個(gè)樣點(diǎn)數(shù)據(jù)為 2022年 7獲得），其中 101個(gè)取樣點(diǎn)分 0～ 20cm， 20～ 40cm取樣，獲取土樣樣本 202個(gè)，另外 21 個(gè)樣點(diǎn)只取 0～20cm層土壤（因山上土層平均厚度只有 20cm）。采樣的同時(shí)用 GPS記錄各采樣點(diǎn)位置信息，坡度，坡向，高程等信息通過北京 30mDEM 圖由各點(diǎn)坐標(biāo)提取而來。 在每個(gè)樣點(diǎn)周邊選取四個(gè)點(diǎn)作為土鉆取樣 點(diǎn)，取出后將此四個(gè)點(diǎn)取出的土樣充分混合，從中取出約 500 克土樣帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行化驗(yàn)分析。經(jīng)風(fēng)干的樣品經(jīng)過 土壤篩后，運(yùn)用 運(yùn)用重鉻酸鉀氧化稀釋熱法進(jìn)行有機(jī)碳測定， 剩余樣品 裝入 自封帶 備用。 土壤容重及含水量數(shù)據(jù)通過環(huán)刀法測得，在每個(gè)取樣點(diǎn)，每層土壤均取一環(huán)刀，總共 223個(gè)環(huán)刀，用烘干法（用烘箱在 105攝氏度下烘 8小時(shí)）測定其土壤容重及含水量。用比重計(jì)法測定每個(gè)樣品的土壤質(zhì)地。 數(shù)據(jù)處理 樣本數(shù)據(jù)的描述性統(tǒng)計(jì)采用 EXCEL2022和 ，分析值包括樣本均值、樣本標(biāo)準(zhǔn)差、偏 /峰度、 最大值、最小值等。運(yùn)用 GS+，空間分材料 與方法 13 布等值線圖運(yùn)用 處理得到。 本研究所采用的有機(jī)碳密度 SOCi（ kg?m2）公式 （王紹強(qiáng)等， 2022；解憲麗等，2022； Hongqing Wang等， 2022） 為： SOCi=CiBDid i(1Hi)/10 (2) 式中： Ci代表第 i層土壤有機(jī)碳 含 量（ %）， BDi代表第 i層土壤容重（ g?cm3）， di代表第 i層土壤厚度 (cm)， Hi— 第 i層土壤中大于 2mm石礫的體積百分比（ %）。 若一土壤剖面由 N層土壤組成，那么此剖面的有機(jī)碳儲(chǔ)量（ T）為： T=?? ?N1i ii SOCA (3) 式中： T代表剖面有機(jī)碳儲(chǔ)量（ kg）， Ai代表 i層土壤中與有機(jī)碳密度一一對應(yīng)的面積， N代表該剖面的土層數(shù)。 技術(shù)路線 圖 23 本研究技術(shù)路線圖 The technical route of the research 理論分析 方法與基礎(chǔ) GS+軟件 GS+在 1988 年成為第一個(gè)在 PC 機(jī)運(yùn)行的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件，是一款先進(jìn)的地 質(zhì)統(tǒng)計(jì)分析軟件。之后快速被全世界用戶廣泛使用。 GS+是第一個(gè)將所有組件集 成到一起來完成統(tǒng)計(jì)任務(wù)，包括有半方差分析，克里金方法以及軟件繪制圖形。 GS+主要用來將不完整的數(shù)據(jù)來完成精確、嚴(yán)格的統(tǒng)計(jì)地圖，這就意味著客戶只需要使用較簡單的樣例數(shù)據(jù)，通過 GS+的統(tǒng)計(jì)計(jì)算，就可以完成詳盡的地質(zhì) 統(tǒng)計(jì)結(jié)果。這樣在繪制石油分布圖或者浮游生物分布圖時(shí)， GS+就可以自動(dòng)補(bǔ)充 地質(zhì)的非實(shí)測數(shù)據(jù)。 GS+可以提供 空間 自相關(guān)分析、 快速 插 值 和提供 基礎(chǔ) 參數(shù)統(tǒng)計(jì) 等 特點(diǎn)。 地統(tǒng)計(jì) 學(xué)方法 地 統(tǒng)計(jì)學(xué) 又叫 地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)， 它 是法 國 著名統(tǒng)計(jì)學(xué)家 大量統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)上 形成 的一門新型統(tǒng)計(jì)學(xué) 分支 ， 它 借 助區(qū)域化變量，充分考慮到樣本數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu)性 和隨機(jī)性差異 。它 較之經(jīng)典統(tǒng)計(jì) 學(xué) 的優(yōu)越之處就是 重視樣本