濱海新區(qū)土地利用與土壤有機(jī)碳動(dòng)態(tài)變化預(yù)測研究.pdf

1、2009年12月7日舉行的哥本哈根氣候大會(huì)，將碳減排的研究提到政治高度。雖然目前針對碳減排的最有效的措施是掌握碳捕獲與封存技術(shù)，將氣態(tài)形式的碳封存到地下。但是這是一項(xiàng)長期而艱巨的革新，要在全國甚至全球推廣需要很長的過程。在這個(gè)過程中，我們也需要采取其他的減緩措施，改善由土地利用和管理變化造成的二氧化碳排放就是一個(gè)在現(xiàn)階段來說十分有效的同時(shí)經(jīng)濟(jì)可行的舉措。
　　 本文從土壤學(xué)、生態(tài)學(xué)和地理信息系統(tǒng)理論的角度，對濱海新區(qū)土地利用現(xiàn)狀

2、進(jìn)行分析及預(yù)測，并利用從氣候變化角度對由于土地利用變化引起的土壤有機(jī)碳累積及釋放動(dòng)態(tài)進(jìn)行分析研究，從點(diǎn)模擬到空間模擬進(jìn)行了全面的分析驗(yàn)證。首先在數(shù)據(jù)可獲范圍內(nèi)，同時(shí)在GIS和RS技術(shù)支持下，研究濱海新區(qū)自1979年至2010年的土地利用變化，根據(jù)濱海新區(qū)的土地利用途徑將土地類型分為林地、草地、農(nóng)田、城市綠地、建設(shè)用地、水體、裸地等幾類；在此基礎(chǔ)上根據(jù)區(qū)域特點(diǎn)在研究土地利用演化規(guī)律時(shí)采用元胞自動(dòng)機(jī)與Logit多元回歸擬合的方法，從空間、時(shí)

3、間維度上分析土地利用的動(dòng)態(tài)演化，預(yù)測未來濱海新區(qū)至2050年的土地利用模式，驗(yàn)證模型采用歷史數(shù)據(jù)及2020和2050土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行。結(jié)果表明：濱海新區(qū)土地利用自1979至2010發(fā)生了巨大的變化，根據(jù)遙感解譯數(shù)據(jù)匯總分析，農(nóng)田的面積變化在1979-1990年代呈急速上升趨勢，在2000-2010年間基本處于恒定狀態(tài)，在2010年后急速減少，明顯看出濱海新區(qū)的城市化速度；裸地的變化呈逐年下降趨勢，表現(xiàn)出該區(qū)域?qū)ν恋氐睦眯手饾u加大

4、；灘涂的變化趨勢緩慢，但是一直處于減少的總趨勢；林地的總面積較小，在濱海新區(qū)內(nèi)未表現(xiàn)明顯增加。模擬結(jié)果顯示未來濱海新區(qū)土地利用的城市化進(jìn)程仍然較快。
　　 為研究土地利用與土壤有機(jī)碳之間的關(guān)系，本研究于2010年在濱海新區(qū)采集了表層0-30cm內(nèi)的土壤樣品，共248個(gè)樣方，分別測試其土壤有機(jī)碳、土壤pH、土壤質(zhì)地、土壤含鹽量、土壤容重等指標(biāo)，并對各個(gè)數(shù)據(jù)指標(biāo)的正態(tài)性、分散程度、峰度和偏度進(jìn)行了分析，對非正態(tài)性的數(shù)據(jù)變換后，對各個(gè)

5、因子之間的相互關(guān)系及土壤有機(jī)碳與其他指標(biāo)間的回歸關(guān)系作了研究。結(jié)果表明：土壤有機(jī)碳和土壤容重、土壤粘粒、土壤全鹽、土壤pH均呈極顯著相關(guān)(p=0.01)；而土壤環(huán)境之間，土壤全鹽與土壤粘粒呈極顯著相關(guān)，土壤粘粒含量中，鹽離子占比例較大；而土壤全鹽與土壤pH相關(guān)性不大，僅為-0.010，說明土壤粘粒含量中的堿性離子含量不大；此外，土壤容重與土壤粘粒含量和土壤pH呈顯著相關(guān)關(guān)系(p=0.05)，土壤容重的主要來源為土壤粘粒和堿性離子；其他因

6、子之間無明顯相關(guān)性。土壤環(huán)境因子之間的相關(guān)關(guān)系進(jìn)一步說明土壤容重、土壤粘粒、土壤全鹽、土壤pH之間互相影響，并共同對土壤有機(jī)碳的積累產(chǎn)生影響。
　　 根據(jù)土壤樣品的分析測試結(jié)果，利用ROTHC及ROTHC-salinity模型原理，將土壤有機(jī)碳分為DPM、RPM、HUM、BIO、IOM五部分，每部分的降解速率不同，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)降解公式對土地利用變化下的土壤有機(jī)碳動(dòng)態(tài)進(jìn)行模擬，并利用統(tǒng)計(jì)學(xué)擬合優(yōu)度LOFIT、誤差均值M、相關(guān)系數(shù)r等參

7、數(shù)對模擬數(shù)據(jù)和未參與模擬的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果表明：濱海新區(qū)的土地利用轉(zhuǎn)化方式有草地轉(zhuǎn)林地、草地轉(zhuǎn)農(nóng)田、草地轉(zhuǎn)城市綠地，草地轉(zhuǎn)建設(shè)用地，農(nóng)田轉(zhuǎn)草地，農(nóng)田轉(zhuǎn)建設(shè)用地，裸地轉(zhuǎn)農(nóng)田幾種類型，ROTHC和ROTHC-salinity的模擬結(jié)果都在統(tǒng)計(jì)可信范圍之內(nèi)，但是從參數(shù)比較上看，ROTHC-salinity模型顯然更適合模擬濱海新區(qū)的土壤有機(jī)碳動(dòng)態(tài)變化，因此在以后的空間分析研究中采用ROTHC-salinity的模擬結(jié)果。