中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (12): 2378-2389.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.12.009
薛玮1,2(), 徐丽君2(
), 聂莹莹2, 吴欣珈2, 严翊丹2, 叶立明3, 柳新伟1,2(
)
收稿日期:
2023-08-08
接受日期:
2023-11-30
出版日期:
2024-06-16
发布日期:
2024-06-25
通信作者:
联系方式:
薛玮,E-mail:13108645452@163.com。
基金资助:
XUE Wei1,2(), XU LiJun2(
), NIE YingYing2, WU XinJia2, YAN YiDan2, YE LiMing3, LIU XinWei1,2(
)
Received:
2023-08-08
Accepted:
2023-11-30
Published:
2024-06-16
Online:
2024-06-25
摘要:
【背景】 土壤有机碳(SOC)是草地生态系统全球碳循环中的关键组成部分。在气候变化和草地土壤退化的背景下,草地碳循环的研究引起了广泛的关注,特别是对草地SOC在不同时间和空间尺度上的动态和驱动因素的深入分析。然而,对草地SOC长期动态变化的估计和空间变异驱动因子分析目前主要基于遥感建模方法和模拟预测,而非直接测量。【目的】 评估呼伦贝尔草原不同时期SOC空间变异因子的相对重要性及其变化特征。【方法】 基于1980年全国第二次土壤调查数据,在2022年重复了呼伦贝尔草原第二次土壤调查的31个样点的土壤剖面,并通过建立多元线性模型和广义相加模型对这两个时期SOC变化及其驱动因子进行量化分析。【结果】 1980—2022年,40年间呼伦贝尔草原SOC由17.25 g·kg-1增加到17.62 g·kg-1,增加了0.37 g·kg-1。气候因子的相对重要性从1980年的22.1%增加到2022年的72.9%。相比之下,地形和利用强度因子的相对重要性下降,分别从1980年的38.8%和39.2%下降到2022年的13.5%和13.5%。【结论】 气候因子、地形和利用强度共同主导了呼伦贝尔草原土壤有机碳的空间变异。在过去的40多年里,影响草地SOC变化的气候因子已由次要贡献因素演变为主要控制因素。
薛玮, 徐丽君, 聂莹莹, 吴欣珈, 严翊丹, 叶立明, 柳新伟. 影响呼伦贝尔草原土壤有机碳空间变异的主导因素[J]. 中国农业科学, 2024, 57(12): 2378-2389.
XUE Wei, XU LiJun, NIE YingYing, WU XinJia, YAN YiDan, YE LiMing, LIU XinWei. Study on Dominant Factors Affecting Spatial Variation of Soil Organic Carbon in Hulunbuir Grassland[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(12): 2378-2389.
表1
1980年模型参数表"
变量 Variable | 系数 Coefficient | 标准误 Standard error | t值 t-value | P值 P-value | |
---|---|---|---|---|---|
截距 Intercept | -1.528e+03 | 5.152e+02 | -2.965 | <0.001 ** | |
分类变量 Categorical variables | |||||
利用强度 Utilization intensity | G1 | 6.971 | 2.615 | 2.666 | 0.017 * |
G2 | 5.106 | 2.425 | 2.105 | 0.050 . | |
G0 | 8.366 | 2.528 | 3.310 | 0.004 ** | |
连续变量 Continuous variables | |||||
地形景观 Landscape index | Slope | 7.029 | 1.410 | 4.980 | <0.001 *** |
气候因子 Climatic factor | PET | 3.856 | 2.992 | 2.872 | 0.009 ** |
PET2 | -3.204e-03 | 1.066e-03 | -3.005 | 0.008 ** | |
PET3 | 8.807e-07 | 2.921e-07 | 3.015 | 0.008 ** |
表2
2022年模型参数表"
变量 Variable | 系数 Coefficient | 标准误差 Standard error | t值 t-value | P值 P-value | |
---|---|---|---|---|---|
截距 Intercept | -54.987 | 15.437 | 4.153 | 0.004 ** | |
分类变量 Categorical variable | |||||
利用强度 Utilization intensity | G1 | 19.095 | 4.597 | 2.666 | 0.001 ** |
G2 | 19.035 | 4.924 | 3.866 | 0.002 ** | |
G3 | 27.668 | 4.831 | 5.727 | 0.002 ** | |
连续变量 Continuous variable | |||||
地形因子 Landscape index | Elevation | 0.079 | 0.021 | 3.859 | 0.002 ** |
气候因子 Climatic factor | 有效自由度 edf | 参考自由度 Ref.df | F值 F-value | P值 P-value | |
s(MAT) | 7.330 | 8.035 | 8.390 | <0.001 *** | |
S(MAA) | 6.852 | 7.680 | 2.966 | 0.029 * |
表3
本研究与近期文献中的其他研究之间1980年模型和2022年模型土壤有机碳预测精度的比较"
排序 Ranking | 来源 Source | 指标 Index | 地区 Location | RMSE (g·kg-1) | MAE (g·kg-1) | MAPE (%) | R2 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 本研究(2022年) This study is in 2022 | SOC | 中国 China | 1.90 | 1.47 | 14.44 | 0.92 |
2 | SMITH et al.[ | SOC | 美国 Amican | 0.95 | 0.62 | 61.51 | 0.57 |
3 | WU et al.[ | SOC | 中国 Chna | 1.66 | 1.35 | 8.86 | 0.18 |
4 | PETER et al.[ | SOC | 英国 UK | 1.59 | 1.17 | 28.88 | 0.35 |
5 | LEE et al.[ | SOC | 蒙古国 Mongolia | 12.37 | 8.48 | 3.27 | 0.58 |
6 | 本研究(1980年) This study is in 1980 | SOC | 中国China | 3.20 | 2.61 | 20.08 | 0.77 |
7 | ZHANG et al.[ | SOC | 中国China | 3.09 | 2.34 | 30.51 | 0.11 |
表4
本研究与近期文献SOC模型中气候因子回归系数的比较"
MAT | MAT2 | MAP | MAA | PET | PET2 | PET3 | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
本研究(2022) This study is in 2022 | *** | NA | NA | * | NA | NA | NA |
本研究(1980) This study is in 1980 | NA | NA | NA | NA | 3.856** | -0.003** | 8.81e-07** |
英国(2015) UK(2015)[ | -10.680*** | 0.612*** | NA | NA | NA | NA | NA |
中国内蒙古(2022) Inner Mongolia, China(2022)[ | 1.240* | NA | 0.0122 | NA | NA | NA | NA |
美国(2018) America(2018)[ | -0.109 | NA | 0.0141*** | NA | NA | NA | NA |
蒙古国(2016) Mongolia(2016)[ | -0.962 | NA | 0.006 | 0.725*** | NA | NA | NA |
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