芜湖城市绿地表层土壤有机碳密度分布特征及影响因素研究

摘要

陆地生态系统碳循环及碳平衡对土地利用/覆被变化（LUCC）的响应是当前全球变化和碳平衡研究的重点内容。土壤有机碳库是陆地土壤碳库的重要组成部分，城市作为主要的人类活动集中地，在碳循环中占据着重要地位。伴随着全球气候变化的加剧，城市土壤碳库研究被赋予了新的内涵，受到了广泛关注。因此，开展城市绿地土壤碳库研究、了解城市化进程对土壤有机碳库的影响，是制定合理的土地政策，增加陆地碳汇量，促进城市生态可持续发展的基础。
　　基于高清遥感影像和GIS技术，本研究选取了芜湖市4条具有城乡梯度差异的土壤样带为研究对象，其中北线与南线均从城市中心延伸至主城区边缘，东西方向的两条样点设置为南北并列两条，芜湖市4个行政区内均有样带经过。在此基础上，将芜湖城市绿地土壤划分为6种绿地类型进行采样，共采集土壤样品174个，采用重铬酸钾容量法——外加热法来测定芜湖城市绿地样点的土壤有机碳含量及密度，依据所测结果，多角度分析芜湖城市绿地土壤有机碳密度空间分布特征，探讨各种可能对其造成影响的因素。所得结论如下：
　　（1）芜湖市174个土壤样品经过理化性质测定，测得芜湖市绿地土壤容重平均值为1.47 g.cm-3，变幅在1.06～2.00 g.cm-3，除了生产绿地和街头绿地，基本表现出0-10cm土壤容重比10-20cm层低的规律。芜湖城市绿地土壤含水量变化范围在2.28～42.41%，平均值为19.86%。芜湖市pH值均值在0-10cm土层和10-20cm土层分别为7.8和7.9，且174个土壤样品的pH值在7.5~8.5之间的分布频率为73.56%，说明芜湖市绿地土壤偏碱性。
　　（2）芜湖市87个样点0-20cm土层土壤有机碳密度均值为3.28kg.m-2，在水平空间格局上4条样带土壤有机碳密度分别为：东线(南支)>南线>北线>东线（北支）；在垂直空间格局上，芜湖市城市绿地土壤0-10cm土层 SOC含量大大超过10-20cm土层，表现出伴随土壤深度的增加，芜湖城市绿地土壤有机碳含量有所下降的趋势。
　　（3）对土壤理化性质与土壤有机碳密度的相关性进行分析，其中含水量与土壤有机碳密度的回归方程无统计学意义，不做探讨。研究结果表明，土壤有机碳密度随着土壤容重、pH值增加而降低，呈显著负相关。
　　（4）根据国家城市绿地分类标准，将芜湖城市绿地土壤分为6种类型，依据样品测试结果，芜湖市不同绿地类型下的土壤有机碳含量差异较大，其中，道路绿地土壤有机碳含量均值最高（13.85g.kg-1），街头绿地土壤有机碳含量均值最低（9.03 g.kg-1），研究结果发现在0-10cm土层中，SOC密度均值依次为：道路绿地>公园绿地>附属绿地>生产绿地>防护绿地>街头绿地；10-20cm土层有机碳密度均值无显著差异，究其原因在于不同绿地类型人为维护管理方式存在较大差异。
　　（5）芜湖市不同植被类型下的土壤有机碳密度差异显著，其均值大小依次为乔木类型>灌木类型>草本类型，该结果与各植被类型本身的生物特性不同有关。此外，在对研究区划分的3种植被类型中，土壤有机碳密度均值在0-10cm和10-20cm土层下都表现出乔木类型>灌木类型>草本类型的排列次序，与自然状态下植被类型的土壤有机碳含量一致，说明芜湖市绿地土壤有机碳积累过程受到的人类活动干扰影响较小，总体仍然符合自然土壤有机碳积累过程。
　　（6）人类活动影响下的土地利用/功能区划是造成城市土壤有机碳密度空间差异的关键性因素。本研究选取的芜湖4种不同功能区类型下的土壤有机碳密度存在较大空间差异，文教区土壤有机碳密度均值最大，为4.06 kg.m-2，而最小值出现在商业区，为2.64 kg.m-2，其总的大小排序为文教区>居住区>工业区>商业区，并且在0-10cm土层和10-20cm土层中SOC均值大小排列情况与其一致。
　　（7）根据距离城市中心远近划分了3个不同的城郊梯度类型，研究结果表明芜湖市内环区域的土壤有机碳密度显著大于中环、外环区域，0-10cm和10-20cm土层有机碳密度总体上呈现出与城市中心距离越远，SOC密度递减的规律。
　　（8）根据采样点形成或建成的大致时间，将87个样点分为三类，发现0-10cm土层三种年代类型对应的SOC密度大小分别为20年前（2.16 kg.m-2）>10-20年内（1.94 kg.m-2）>10年内（1.57 kg.m-2）；而10-20cm土层三种年代类型的均值大小方面与0-10cm土层一致，具有年代越久远，土壤有机碳密度越高的规律。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究进展

1.3 研究内容及技术路线

第二章 研究区概况及研究方法

2.1 研究区概况

2.2 研究方法

第三章 芜湖城市绿地表层土壤基本理化性质

3.1 土壤容重

3.2 土壤含水量

3.3 土壤pH值

第四章 芜湖城市绿地表层土壤有机碳密度分布特征及其影响因素研究

4.1 芜湖城市绿地表层土壤有机碳密度数量特征

4.2 土壤理化性质（容重、pH值与含水量）与土壤有机碳密度的相关性分析

4.3 芜湖城市绿地表层土壤有机碳密度空间分布特征

4.4 影响因素分析

4.5 合理建议

第五章 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 不足与展望

参考文献

致谢

附录