發(fā)布時間：2020-11-21 08:02

　　 耕地作為地球生命系統(tǒng)中最主要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料,既是土壤安全的重要保障,又是探究生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生機理與能量循環(huán)的關(guān)鍵區(qū)域。研究耕地區(qū)土壤生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的構(gòu)成與分布,完成精準的定量評估,對發(fā)現(xiàn)當(dāng)今土壤資源空間分布利用和管理中存在的問題、提供土壤生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)性建設(shè)具有重要理論和實際意義。耕地區(qū)土壤生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)具有較為強烈的空間異質(zhì)性和空間自相關(guān)性,其空間格局受地理位置、尺度效應(yīng)以及成土因素等多方面影響,且不同區(qū)域不同服務(wù)間耦合效果不同,因此需結(jié)合數(shù)字土壤制圖方式實現(xiàn)對耕地區(qū)土壤生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的直觀表述與評價。為建立一整套適用的、科學(xué)的、系統(tǒng)的耕地區(qū)土壤生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評價方法與指標體系,本文以土壤生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)及其分類的理論為依據(jù),以數(shù)字土壤制圖方法為實現(xiàn)工具,選取了襄陽市耕地區(qū)的土壤生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)及參評環(huán)境變量,確定了該區(qū)域土壤生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的最佳評價方法,評估了該區(qū)域各土壤生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間的權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系,得到以下主要結(jié)果:(1)基于研究區(qū)土壤的主要生態(tài)功能所確立的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分別為土壤固碳支持服務(wù)、土壤侵蝕調(diào)節(jié)服務(wù)和土壤糧食供給服務(wù)。在獲取的多源協(xié)同環(huán)境信息數(shù)據(jù)中,可作為土壤固碳支持服務(wù)預(yù)選參評指標的有21項,確定參與土壤侵蝕調(diào)節(jié)服務(wù)的指標有9項,而參評土壤糧食供給服務(wù)的主要指標有2項,這些指標主要來自地形、生物、氣候等成土因素,也包含土壤屬性、土地利用類型以及統(tǒng)計年鑒等相關(guān)數(shù)據(jù)。(2)在對土壤固碳支持服務(wù)進行評價與分析時,研究區(qū)全部樣點的SOC含量介于2.376 g/kg~26.088 g/kg之間,屬中等變異強度。各評價方法趨勢項殘差的塊基比均呈現(xiàn)強烈空間相關(guān)性,說明預(yù)測中可能被空間非平穩(wěn)性所掩蓋的SOC局部變化主要受結(jié)構(gòu)性因素影響。最終,使用趨勢項和殘差項相結(jié)合的回歸克里格、地理加權(quán)回歸克里格、偏最小二乘回歸克里格、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)克里格和支持向量機克里格法評估的土壤固碳支持服務(wù)空間分布規(guī)律趨于一致,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)克里格的預(yù)測精度提高了28.718%,被選為研究區(qū)土壤固碳支持服務(wù)的最佳評價方法;選取修正通用土壤流失方程為土壤侵蝕調(diào)節(jié)服務(wù)的參評框架,先后通過Wischmeier公式、EPIC模型、Renard公式、曲線模型以及土地利用類型賦值方式,生成降雨侵蝕力因子R值、土壤可蝕性因子K值、坡長坡度因子LS值、植被覆蓋因子C值和水土保持措施因子P值的空間分布圖,并累積為范圍在0.000 t/(hm~2·a)~14.528 t/(hm~2·a)的研究區(qū)潛在土壤侵蝕模數(shù)A值。全區(qū)以微度侵蝕為主,局部位置存在輕度侵蝕;探索土壤糧食產(chǎn)量空間分布特征的過程中,累計各縣域NPP總和并對應(yīng)糧食產(chǎn)量可算出0.357 t·m~2/(kg·C)~1.334 t·m~2/(kg·C)的各縣域收獲指數(shù),最終獲得范圍在0.000 t~1.088 t間研究區(qū)糧食供給服務(wù)評價結(jié)果圖。此外,糧食產(chǎn)量高低還與農(nóng)用地分等類別相關(guān),優(yōu)等區(qū)產(chǎn)量更高。(3)地理探測器的探測結(jié)果為研究區(qū)各單一土壤生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)對其他服務(wù)的空間分布解釋率范圍為2.22%~21.05%,若兩種服務(wù)間發(fā)生交互作用則可將解釋率提高到10.42%~28.03%,3種服務(wù)并不互為決定性因素。全局空間自相關(guān)分析表明,各土壤生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的整體空間分布呈極顯著協(xié)同作用,并伴隨有強烈的空間聚類現(xiàn)象。局部空間自相關(guān)結(jié)果顯示,單一土壤生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)協(xié)同區(qū)圖斑多于權(quán)衡區(qū),而兩兩土壤生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間協(xié)同區(qū)圖斑普遍少于權(quán)衡區(qū),各服務(wù)之間權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系的空間分布特征與前期評價結(jié)果密切相關(guān)。
【學(xué)位單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S154.1
【部分圖文】：

2.1 研究區(qū)概況襄陽市位于湖北省西北部(31°13′～32°37′N,110°45′～113°06′E)，是湖北省域副中心城市和漢江流域核心城市。該市屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年均降水量 878.3mm，年均氣溫 15.1 ～16.9 ，全年無霜期 241d，雨熱同期，四季分明。全境地形復(fù)雜，高程范圍在 40 m～1932 m 之間，西部為山區(qū)，海拔多在 400 m 以上，是武當(dāng)山和荊山山脈的組成部分；中部屬江漢平原北部，受漢江及其支流沖積，形成河漫灘堆積平原，是農(nóng)產(chǎn)品的主要生產(chǎn)區(qū)；東部則為低山丘陵，海拔在 90m～250 m 之間，地勢平坦開闊、土壤肥沃。襄陽市土壤類型多樣，土類以黃棕壤、黃褐土、水稻土及石灰土為主。全市耕地區(qū)面積為 0.703 萬 km2，熟制為一年兩熟，主要作物是水稻、玉米、油菜和小麥。突出的地理區(qū)位優(yōu)勢和良好的農(nóng)業(yè)發(fā)展前景，使得襄陽市歷年糧食產(chǎn)量位列全省第一。其中，2017 年襄陽市糧食作物產(chǎn)量為 500.139 萬 t，占全省糧食總產(chǎn)量的 19.582%。

圖 5-1 研究區(qū) SOC 及其環(huán)境因子的相關(guān)矩陣圖1 Correlation matrix map of SOC with environmental variables in the stuA B

E F圖 5-2 研究區(qū) SOC 主要環(huán)境因子空間分布特征圖Fig.5-2 Spatial distribution characteristics of main environmental factorsof SOC in the study area注：圖 5-2A-F 分別為 PER、DEM、NDVI、TUD、TEM 和 SOS 的空間分布圖。其中 PER 數(shù)據(jù)單位為 mm，DEM 數(shù)據(jù)單位為 m，TEM 數(shù)據(jù)單位為℃。Note: Figure 5-2 A-F show the spatial distribution of PER, DEM, NDVI, TUD, TEM and SOS, respectively. Theunit of PER data is mm, the unit of DEM data is m, and the unit of TEM data is °C.5.1.3 SOC 數(shù)字制圖法趨勢項結(jié)果(1) 在使用 MLR 方法建模時設(shè)置逐步線性回歸，可從 21 種環(huán)境變量中篩選出 PER 和 EVI 這 2 種未檢測出共線性冗余(VIF<7.5)的因子作為預(yù)測 SOC 空間分布的解釋變量。按照 MLR 擬合方程對關(guān)鍵環(huán)境變量賦予全局系數(shù)完成柵格計算：
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本文編號：2892773