杲廣文

(山東天誠國土規(guī)劃設計院有限公司，山東 濟南 250014)

0 引言

土壤有機碳庫作為全球碳庫的重要組成部分，對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80年代以來，Bohn(1976)，Eswaren(1993)，Lacel1eB.(1998)，Bernoux(2002)等眾多學者對各自國家甚至全球的土壤有機碳庫進行了估算[1-5]。此外，潘根興、王紹強、孫文娟等學者均對我國不同區(qū)域土壤有機碳密度與儲量進行了估算[6-12]。孫維俠、史學正等人(2005)基于中國1∶100萬土壤數(shù)據庫,對中國土壤有機碳密度及儲量進行估算，研究表明中國土壤有機碳儲量為89.14×1012kg，平均碳密度為9.60kg·m-2，被認為是目前誤差最小、最為接近真值的研究結果[13]。

商河縣地處山東省西北部，隸屬濟南市，轄1個街道辦事處、9個鎮(zhèn)、2個鄉(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]。商河縣土壤有機碳庫密度及儲量的研究對于提高土壤質量，保護土壤資源，維護商河縣農業(yè)經濟的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。該文以土壤有機碳為研究對象，以商河縣為研究區(qū)域，通過2010年耕地地力評價數(shù)據中有機碳含量的計算分析，研究商河縣土壤有機碳的密度、儲量及其分布情況。

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，暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，主要土類為潮土、鹽土、風沙土，主要亞類為褐土化潮土、潮土、鹽化潮土、濕潮土、潮鹽土、風沙土。

1.2 數(shù)據來源及處理軟件

1.2.1 樣點數(shù)據來源

2010年采樣點數(shù)據總計1920個，通過arcGIS的添加x，y坐標功能生成均勻分布在商河縣的點位圖，采樣點分布圖如圖1所示。

圖1 2011年研究區(qū)采樣點分布圖

1.2.2 矢量數(shù)據的來源及處理方法

應用的軟件為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，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價單元，獲得最小評價單元26951個。樣點插值方法采用反距離法(IDW)，通過arcGIS區(qū)域統(tǒng)計的方法對管理單元圖進行賦值。

1.3 研究方法

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

SOCD=T×θ×C×(1-δ%)/100

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

土壤有機碳儲量=對應土壤類型面積×土壤有機碳密度

2 結果與分析

2.1 商河縣土壤有機碳密度的空間分布

圖2為商河縣耕層土壤有機碳的密度分布。由圖可以看出，商河縣土壤有機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，可能與人類活動的強烈干預有密切關系。根據數(shù)據統(tǒng)計，土壤有機碳密度范圍為1.69～5.17kg/m2，平均為3.44kg/m2，耕地土壤有機碳密度在3.44kg/m2以上面積為41370.50hm2，占到全縣的54.35%(圖2)。

圖2 2011年耕層土壤有機碳密度分布圖

2.2 商河縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤有機碳密度及儲量分布

表1表示商河縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤有機碳密度及儲量的分布情況，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤有機碳密度平均值均在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。商河縣土壤有機碳儲量為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 商河縣土壤有機碳密度及儲量分布情況

2.3 商河縣主要土壤類型有機碳密度及儲量分布

運用GIS數(shù)據統(tǒng)計功能，將管理單元圖屬性數(shù)據表按照土壤亞類進行統(tǒng)計，得出商河縣不同亞類土壤有機碳密度與儲量的分布情況，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，最小值為風沙土3.29kg/m2，各亞類土壤有機碳密度依次為：濕潮土>潮土>潮鹽土、褐土化潮土>鹽化潮土>風沙土。有機碳儲量最大值為潮土10.38×108kg，其次為濕潮土6.36×108kg，最小值為褐土化潮土1.34×108kg，各亞類土壤有機碳儲量依次為：潮土>濕潮土>鹽化潮土>潮鹽土>風沙土>褐土化潮土。

表2 商河縣主要土壤類型有機碳密度及儲量

3 結論

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

(2)按鄉(xiāng)鎮(zhèn)統(tǒng)計，有機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，有機碳儲量最大值玉皇廟鎮(zhèn)3.47×108kg，最小值張坊鄉(xiāng)0.92×108kg。

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

參考文獻：

[1] Bohn H L．Estimate of organic carbon in world soils[J] ．1976，40：468-470．

[2] Eswaran H，Van Den Berg E，Reich P．Organic carbon in soil in the world[J]．Soil Sci．Am．J．，1993，(57)：192-194.

[3] Lacelle B. Canada’s soil organic carbon batebase. Lal R，et al.Soil Processes and Carban syscle.Boca Raton[J].CRC Press,1997：93-107.

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[8] 黃耀,孫文娟.近20年來中國大陸農田表土有機碳含量的變化趨勢[J].科技通報，2006，51(7):750-763.

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[11] 解宏圖,張旭東.東北黑土有機碳、全氮空間分布及其特性研究[D].2005.

[12] 潘根興,李戀卿.土壤有機碳庫與全球變化研究的若干前沿問題[J].南京農業(yè)大學學報，2002，25(3)：100-109.

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