武夷山环境调查与保护

武夷山土壤有机碳空间分布规律及其影响因素

地理科学学院地理教育专业

109012008035 程露指导教师：陈志强

【摘要】本文以武夷山6个采样点土壤为研究对象，根据不同海拔高度下土壤有机碳的变化，研究土壤有机碳在空间分布上的特点，研究表明：土壤有机碳含量随海拔升高而增加。为研究有机碳含量的影响因素及其相关性时，采用相关系数计算分析法。将降水和有机碳进行相关系数计算，相关系数r=0.916113，表明有机碳和降水呈显著的关系；对温度和土壤有机碳含量建进行相关关系求算，相关系数r=-0.736834，表明有机碳和温度有比较明显的相关性，但是是负相关；对粘粒和土壤有机碳进行相关系数计算，r=-0.523659，表明有机碳和粘粒的有负相关关系，但不突出；对 ph与土壤有机碳进行相关系数的求算，计算结果r=0.157588，表明有机碳和ph的有关系，但很不明显。

【关键词】有机碳；海拔；降水；温度；粘粒；ph ；

引言

近几年来，全球气候变化已成了全世界瞩目的热点，而大气中二氧化碳的含量也备受人们惯关注。作为碳循环的重要环节，陆地含碳量也越来越引起公众的重视。研究表明，陆地生态系统含有巨量的碳，其中73％以土壤有机质的形态储存于土壤中[1]。据估计，土壤碳储量约为陆地生态系统植被碳储量的2．5～3．0倍，为大气碳库 (以CO：形态存在)的2～3倍，它主要来源于动植物、微生物残体及根系分泌物等，土壤有机碳库的微小变化将影响大气CO2的浓度[2]。作为陆地碳库的主要部分，土壤有机碳在全球碳循环中起着重要作用[3]。作为土壤质量的重要指标，土壤有机碳及其组分在土壤许多物理、化学和生物特性中发挥着重要作用,而土壤物理性状的优劣又直接影响到土壤的持水和渗透能力，同时也影响土壤有机碳的储量和动态变化，土壤有机碳含量的变化反过来又会影响植物对水分和营养元素的吸收，进而影响生产量[4]。因此，土壤有机碳的研究已经成为一项重要的工作。自20世纪70年代以来，国内外在森林生态系统碳储量方面进行了大量的研究[5]。但是对于武夷山土壤有机碳分布特点及其影响因素做深入如研究的可谓甚少，研究有机碳的分布特点及其影响因素，有助于认识土壤有机碳在碳循环以及全球气候变化中的作用。

武夷山是全球同纬度带最完整、最典型、面积最大的中亚热带原生性森林生态系统[6]，是研究土壤有机碳分布特点及对气候变化适应与响应机制的天然实验室。本文将以武夷山不同海拔高度的土壤作为研究对象，考察其有机碳分布特点及其影响因素。

1．材料与方法

1．1 研究区概况

武夷山脉位于闽赣边界，地理位置为北纬27。33’～27。54‘，东经117。27‘～117。51’，山脉呈东北一西南走向，长达约550km。平均海拔1000—1100m，北段地势较高，主峰黄岗山海拔2158m，是我国东南大陆最高峰，号称“华南屋脊”。武夷山土壤类型随海拔从低到高依次为红壤、黄红壤、黄壤和山地草甸土[6]．由于水热状况的垂直交替，武夷山的植被呈垂直地带性分布，带谱较为完整，从低海拔到高海拔依次分布着亚热带常绿阔叶林带、针阔混交林带、针叶林带、亚热带山地苔藓矮林带和亚热带山地草甸带。

1．2分析方法

为了研究武夷山山地土壤有机碳分布的空间变异特点，选取6个海拔高度的土壤剖面，采样点分别黄坑、庙湾、桐木关西侧、黄岗山顶25km处、黄岗山顶2100m和黄岗山顶2150m，对采样点进行样本编号，记录相关性质。采用相关系数计算法，分析有机碳与其影响因素之间的相关性。

表2 土壤采样点基本情况

在大尺度上，土壤有机碳的空间分布，取决于气候因素、植被类型、土壤类型和母质以及地形、地貌等条件。分析土壤有机碳在空间方向上的分布格局对宏观尺度上的土地利用和管理具有指导意义。由于条件限制，为研究武夷山土壤有机碳在空间分布上的关系，只考虑海拔高度和有机碳之间的关系。先

求算每个采样点剖面有机碳的平均值，可利用公式：

从图上可看出，有机碳含量分布特点表现在土壤类型上为：典型山地草甸土含有机碳最多，然后依次是黄壤性草甸土1、黄壤性草甸土2、黄壤、黄红壤和红壤。虽然都是黄壤性草甸土，只是所在海拔高度不同，它们所含有机碳有所不同，因此，为了更进一步说明有机碳的分布特点，将考虑有机碳随海拔变化的分布特点。

将海拔高度作为自变量，有机碳平均含量为因变量，做折线图，得到的土壤剖面平均有机碳与海拔的关

系图。从折线图可看出，在海拔不同的采样点土壤所含有机碳的含量均不相同，从310m-2100m 范围内，有机碳随海拔升高增加速度缓慢，而从2100-2150m,有机碳含量增加显著。其

原因可能是因为在低海拔地带，受人

为及其他因素干扰，海拔对有机碳的影响作用并不显著，而在高海拔地带，人为干扰较小，因此，海拔对有机碳的作用表现明显。但从在整体上看，有机碳是随着海拔的升高而增加，只是在不同海拔范围内增加速度有所不同。

2影响土壤有机碳分布的因素分析

2.1气候制约着土壤有机碳的含量

武夷山属中亚热带季风气候，一月均温10．5℃，七月均温19．2 ℃，年均温13．2 ℃， 年均降水量2368．4 mm ．雨季大多集中在4、5、6月份，年均相对湿度78％～84％，无霜期 250～270天．

本文选取6个采样点的年平均降水量与有机碳含量进行相关系数计算，结果r=0.91611337964, 表明降水与有机碳之间有显著的线性关系，且为正相关，说明降水对有机碳的影响显著，并且表现为随着降水的增加，土壤有机碳含量也随着增加。武夷山的气候适宜较多的植物种类生长，从而加大了生物小循环的速度。由于雨量适中，又促进了有机质的积累。6个采样点的土壤中有机碳的分布与降水特点相吻合，降水的高值区与有机碳含量高值区对应。再将温度与有机碳含量进行相关系数计算时，r=-0.736834，即温度与有机碳之间存在较为明显的线性关系是负相关，说明土壤有机碳随着温度升高而有所下降。综合降水和温度与有机碳含量的相关性，表现为随着降水增多，温度下降，土壤有机碳含量增加，说明气候因素对有机碳含量有明显的影响作用，并且主要表现在降水和气温方面，但降水对有机碳含量的影响要比温度对有机碳含量的影响大。气候因素对有机碳含量的影响作用很大，其原因：一方面，

气候条件