全 文 ：第 26 卷第 12 期
2006 年 12 月
生 　　态 　　学 　　报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 26 ,No. 12
Dec. ,2006
长江下游平原区乡村景观的结构、管理
和土壤有机碳研究
武俊喜1 , 焦加国2 , 3 , 肖红生4 , 王洪庆5 ,6 , 程序1 , 3 , 杨林章3 , Ellis Erle C. 5
(11 中国农业大学农学与生物技术学院农学系 , 北京　100094 ; 21 南京农业大学资源与环境学院 , 南京　210095 ;
31 中国科学院南京土壤研究所 , 南京　210008 ; 41 华南农业大学热带与亚热带生态研究所 , 广东　510642 ;
51Department of Geography and Environmental Systems , University of Maryland , Baltimore County , Maryland , USA , 21250 ;
61Environmental Sciences Institute , Florida A&M University , Tallahassee , Florida , USA)
基金项目 :美国国家科学基金资助项目 ( Grant DEB20075617)
收稿日期 :2006204203 ;修订日期 :2006211217
作者简介 :武俊喜 (1975～) , 男 , 内蒙古人 ,博士生 , 主要从事乡村景观生态学研究. E2mail : wujxcau @sohu. com3 通讯作者 Corresponding author. E-mail :chengxu @cau. edu. cn
致谢 :本研究以美国国家科学基金项目 ( Grant :DEB20075617)研究为基础 ;该项目由美国马里兰大学 Ellis Erle C1 博士主持 ,与中国科学院南京土
壤研究所杨林章研究员 ,中国科学院地理所欧阳华研究员 ,中国农业大学农学与生物技术学院程序教授合作 ;项目实施得到江苏省宜兴市农业
局土壤肥料工作站 ,宜兴市徐舍镇农业服务中心的大力支持 ,感谢沈睿 ,黄洪光 ,吴顺培 ,廖海丰等协助工作 ,特此致谢。
Foundation item :The US National Science Foundation under Grant DEB20075617 awarded to Ellis Erle C. in 2000
Received date :2006204203 ;Accepted date :2006211217
Biography :WU Jun2Xi , Ph. D. candidate , mainly engaged in village landscape ecology. E2mail : wujxcau @sohu. com
摘要 :通过实地研究主要位于宜兴市域的区域乡村景观代表性样方 ,评价并阐明了人口密集的长江下游平原区乡村景观的结
构 ,土地管理与土壤有机碳储量的关系。景观绘图是基于 1m 分辨率的 IKONOS影像并采用生态立地分类及绘图标准 ,通过直
接解译和实地检验对边界清晰的均质景观缀块进行分类和绘图 ;依据区域权重分层取样设计方法 ,在生态立地斑块中随机设定
取样点进行土壤和淤泥取样 ;利用区域权重系数进行区域土地利用Π覆被和土壤有机碳储量评价计算。结果表明 :在 2113 ×
106 hm2 的长江下游平原区乡村景观面积范围内 ,0～30cm 土壤有机碳储量为 76197Tg。该区域土地利用Π覆被的主要类型为水
田 ,水产养殖 ,非渗漏性建筑用地 ,旱地 1 年生作物和水浇地多年生作物 ,这 5 种类型的面积百分数和土壤有机碳储量百分数分
别为 83 %和 85 %。其中平原稻田面积为 0189 ×106 hm2 ,占总面积的 42 % ;其 0～30cm土壤有机碳储量高达 36160Tg ,占总储量的
48 %。通过区域分层取样和小尺度景观斑块的区域权重推绎分析 ,揭示了人口密集的乡村景观中土地利用Π覆被方式对当地和
区域土壤有机碳的影响模式。这种在小尺度下对土地管理调查 ,土壤有机碳和其它生态特征研究的方法明显优于传统的基于
30～1000m分辨率遥感影像的土地覆被研究和基于土壤类型的区域土壤有机碳储量评价方法。
关键词 :长江下游平原区 ; 乡村景观 ; 生态立地 ; 土壤有机碳密度 ; 土壤有机碳储量
文章编号 :100020933(2006) 1224135213 　中图分类号 :Q143 　文献标识码 :A
Landscape structure , management and soil organic carbon in the densely populated
village landscapes of China’s Yangtze Delta Plain
WU Jun2Xi1 , J IAO Jia2Guo2 , 3 , XIAO Hong2Sheng4 , WANG Hong2Qing5 ,6 , CHENG Xu1 , 3 , YANG Lin2Zhang3 , ELLIS
Erle C15 　(11Department of Agronomy & Agroecology , China Agricultural University , Beijing 100094 , China ; 21 Department of Resources & Environmental
Sciences , Nanjing Agriculture University , Nanjing , Jiangsu 210095 , China ; 31 Institute of Soil Science , Chinese Academy of Sciences , Nanjing , Jiangsu 210008 ,
China ; 41 Institute of Tropical & Subtropical Ecology , South China Agricultural University , Guangzhou , Guangdong 510642 , China ; 51 Department of Geography
and Environmental Systems , University of Maryland , Baltimore County , Baltimore , Maryland 21250 , USA ; 61 Environmental Sciences Institute , Florida A &M
University , Tallahassee , Florida , USA) . Acta Ecologica Sinica ,2006 ,26( 12) :4135～4147.
Abstract :We examined interactions between landscape structure , land management and soil organic carbon ( SOC; top 30 cm)
© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
within the densely populated village landscapes of the Yangtze Delta Plain based on an intensive field study in Yixing Municipal ,
a regionally2representative sample of the Yangtze Delta Plain. We mapped landscapes at a high spatial resolution and classified
them into ecologically2distinct features (ecotopes) by the direct interpretation and field validation of features in 2002 IKONOS
imagery using a standardized mapping procedure. We then collected samples of soils and sediments for analysis at random points
within ecotope features selected by a regionally2weighted stratified sampling design. The five most extensive land use Πland cover
categories in the Yangtze Delta Plain were paddy , built structures with impervious cover , aquaculture , rainfed annual and irrigated
perennial croplands , which occupied 83 % of the total area and contained 85 % of the total SOC stored in the region’s village
landscapes. Regional scaling analysis indicates that 2113 ×106 hm2 of Yangtze Delta Plain village landscapes (estimated from
Landsat imagery) sequestered 76197 Tg of SOC , of which 48 % was in paddy land (37 Tg) , covering 42 % of the region’s total
surface area (0189 ×106 hm2 ) . By combining a regionally2stratified sample of fine2scale landscape features with a regionally2
weighted upscaling analysis , the role of land use Πland cover in determining local SOC patterns and the regional consequences of
these patterns were revealed across a densely populated agricultural region of China. This fine2scale approach to investigating land
management practices and their impacts on soil carbon and other ecosystem properties offers significant advantages over
conventional lower2resolution methods for land cover and SOC assessments based on the regional soil types.
Key words : Yangtze Delta Plain ; village landscape ; ecotope ; soil organic carbon density ; soil organic carbon storage
　　碳循环研究是全球变化研究中最主要的科学问题之一。在温室气体源和汇研究中 ,土地利用Π覆被变化
引发的土壤碳循环的不确定性最大。这种不确定性的来源很多[1 , 2 ] ,其中重要因素之一是对人为景观 ,尤其
是人口密集的乡村景观长期变化的规模、驱动力和生态过程缺乏足够的了解。本研究所指的人口密集的乡村
景观[3 ] ,是指人口密度为 100～2500 人Πkm2 ,且农村覆盖面积大于 25 %和城镇覆盖面积小于 25 %的地区[4 ] 。
这些区域区别于低密度人口的农业景观或农业生态系统诸如牧场 ,大规模的农场 ,临时性的农田等。
全球人口密集的乡村景观面积巨大 ,约 67 %分布于亚洲 , 26 %分布于中国。中国约有 512 亿人口管理着
2131 ×106 km2 的乡村景观[3 , 4 ] ,而长江中下游平原属于典型的人口密集的乡村景观分布区域之一[4 , 5 ] 。
传统的土地利用覆被变化研究通常是基于 30～1000m 分辨率的遥感数据[6～12 ] 。但是人口密集的乡村景
观包括了大量小面积 ( < 30m 分辨率) 集约化管理的土地利用Π覆被类型 ,对于这些景观均质单元及其土壤有
机碳的分布和变化研究 ,传统的研究方法是无能为力的[3 ,4 ] 。
目前 ,全国及区域范围的土壤有机碳研究多数采用全国第一次和第二次土壤普查资料 ,利用土壤类型法
统计分析[13～25 ] ,该方法主要考虑土壤类型和分布面积对有机碳密度和储量分布的影响 ;而对土地管理、利用
和覆被对土壤有机碳的影响作用考虑相对较少 ,而第二次土壤普查已距今有十几年 ,土壤有机碳密度也发生
了变化[26～29 ] ,县域尺度的研究往往会采用近年来测定数据[30～32 ] 。
为了减少区域乡村景观中土壤有机碳评价的不确定性 ,本研究利用 1m 分辨率的 IKONOS 遥感影像和人
为景观生态立地分类和绘图标准 ,研究小尺度的乡村景观结构 ,土地利用Π覆被及其对土壤有机碳的影响 ;并
对长江下游平原区乡村景观土地利用及其土壤有机碳储量进行评价。乡村景观的结构 ,土地管理均在小尺度
( < 30m)上具有高度的异质性 ,研究这种高度异质性对景观的空间特征和生态学过程的影响 ,有助于更准确
的评价区域尺度的乡村景观特征。
1 　研究区域及景观样方选取
本研究中的长江中下游平原区是 Verburg 基于地形、气候和土壤肥力等变量利用 K均值聚类得到的生态
区域[4 ,5 ] ,是人口密集的乡村景观分布的典型区域之一。本研究是针对该区域内成像的 Landsat 7 ETM + 7 波
段彩色影像 (成像时间 2001 年 7 月 26 日 ,分辨率为 2815m ,投影为 UTM51N)覆盖区域中乡村景观的土地利用Π
覆被面积及其 0～30cm 土壤有机碳进行评价。该影像覆盖于长江下游平原区内 ,主要有江苏省中南部 ,少部
分浙江省北部和安徽省东部 (图 1) 。
因研究区域位于长江中下游平原区[4 ,5 ] ,所以其地形 ,气候和土壤肥力等在整个区域中具有相似性。为了
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通过景观样方的精细研究能较准确推绎研究区域的土地利用Π覆被类型及其面积 ,本研究采用了 Landsat 影像
土地覆被粗分类结果和距城镇直线距离等变量来进行聚类分析 ,并在研究区域内成像的 IKONOS 影像覆被区
选取 12 个 500m ×500m 的景观样方[4 ] 。具体取样过程见图 1。
采用 ERDAS软件中监督分类模块将Landsat 影像的土地覆被分为 5 类[4 ] (表 1) ,分类准确率为 84 % ,总的
Kappa 值为 0181。基于该分类图并对完全覆盖其的网格 (500 m ×500 m)进行土地覆被和距城镇直线距离的区
域统计 (Arcgis813) ,然后直接剔除覆盖河中岛屿及沿海区的网格 ,并结合数字高程选取完全位于海拔 < 50m
的区域的网格 ;最后进一步剔除土地覆被面积比例总计小于 9715 % ,或水域覆被面积大于 75 % ,或城镇建筑
覆被大于 25 %的网格。在余下的网格中 ,以 5 个土地覆被类型的面积比例和距城镇直线距离作为指标变量
并标准化处理 ,进行两步聚类 (Two Step cluster )和 K均值聚类 ( K2mean cluster) [4 ] 。首先进行两步聚类产生了
2 个类别 ,据结果分析剔除了沿海地区的国营农场区 ;剩余网格再进行两步聚类得到 2 个类别 ,分别是类别 1
(82127 个网格) :离城镇近 ,类别 2 (2972 个网格) :离城镇远。然后对 85099 个网格分别设定 2 ,3 ,4 ,5 ,6 ,7 ,10
和 15 个类别进行 K均值聚类 ;最后选取 3 个聚类类别的数据作为选取研究样方的依据 ,选取研究样方是限定
在 100km2 的校正后的 IKONOS影像覆被矩形区域内[33 ] ,选取聚类类别 1 (32780 个网格 ,稻田为主) 的单元格 5
个 ;聚类类别 2 (32709 个网格 ,其它农作物为主 ,离城镇远)的单元格 4 个 ;聚类类别 3 (19610 个网格 ,水域和村
庄为主 ,离城镇近)的单元格 3 个作为研究样方。共计选取乡村景观样方 12 个[4 ] ;其中 9 个位于宜兴市域 ,另
有 3 个样方紧邻宜兴市域但属于溧阳市辖区。
根据Landsat 影像土地覆被粗分类结果计算 ,从长江下游平原区到乡村景观样方 ,不同尺度的乡村景观中
同一土地覆被类型面积比例相似性较大 ,而校正样方与长江下游平原区则更为相似 (表 1) ,较高的相似度是
尺度推绎的基础和必要条件。
表 1 　长江下游平原区 , 宜兴市域 , 研究区 , 景观样方和校正景观样方中土地覆被的特征比较
Table 1 　Comparison of land useΠland cover among sampled cells , site , Yixing Municipal and Yangtze Delta Plain
土地覆被
Land cover
长江下游平
原区 Region
宜兴市域
Yixing Municipal
宜兴研究区
Site
景观样方
Sample
校正样方 3
Correct sample
乡村建筑 Village builtup ( %) 15 14 11 17 17
城镇建筑 Urban builtup ( %) 1 1 0 0 0
稻田 Paddy( %) 33 38 53 45 35
其他农作物 Other agriculture crop ( %) 44 34 21 30 39
水域 Water ( %) 8 13 14 8 8
乡村景观面积 Area of village landscape (hm2) 2127475 114738 8700 300 25
　　3 校正景观样方中的土地覆被比例是依据区域权重公式计算 Percent land cover was estimated from the 2815m classified land cover dataset and from
the sample cells corrected using the regional weighted
　　尺度推绎是依据 Ellis 提出的区域聚类距离倒数平方权重 (简称 :区域权重 CDW)及区域评价公式计算[4 ] :
CDWi =
1
CD2i
Π ∑nk
i
1
CD2i ×
N k
N t
(1)
　　(1) CDWi 为取样样方 i 的区域聚类距离倒数平方权重 ; CDi 为取样样方 i 在 k 类别中的聚类距离 ; nk 为
k 类别中取样样方数目 ; N k 为 k 类别中单元格总数 ; N t 为区域中聚类单元格总数。
CDWECOj = ∑
I
i
ECOij ×CDWi Π∑I
i
A i (2)
　　(2) CDWECOj为生态立地类型 ( Ecotope) j 的区域权重 ; I 为取样样方总数 ; ECOij为取样样方 i 中生态立地
类型 ( Ecotope) j 的面积 ; CDWi 为取样样方 i 的区域权重 ,A i 为取样样方 i 的面积。
RECOj = CDWECOj ×A r (3)
　　(3) RECOj为区域中生态立地类型 ( Ecotope) j 的面积 , A r 为区域面积。
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2 　乡村景观的分层分类系统
为了考察细微尺度的乡村景观结构 ,尽量使景观缀块的分类有利于体现更多的信息量 ,采用了人为生态
立地分类和绘图标准 (Anthropogenic Ecotope Mapping & Classification (AEM) [34 ] ①。该分类体系包括 4 个生态分
类层次 :地形 (Land form) →土地利用 (Land use) →土地覆被 (Land cover) →细分组 ( Group) + 类型 ( Type) 。表 2
中描述了仅在本研究中所用到的部分分类代码及其含义 ,因土地利用Π覆被细分组中的类型 ( Type) 非常多 ,未
在表中列出。由 4 级分类代码组合成生态立地分类代码 ,表示至少连续两年稳定且管理方式明显不同的最小
的景观均质单元 (ecotope) [3 ,4 ,34～37 ] 。例如生态立地 : FPPAri01 表示平原水稻田 ,地形代码 : FP ( Floodplain) 即平
原 ,土地利用代码 : P ( Paddy) 即稻田 , 土地覆被代码 : A (Annual ) 即一年生作物 , 利用Π覆被细分组 : ri
(Hydromorphic crops)和类型 (01)组合表示水稻。
该系统不仅可以对人口密集的乡村景观中细微尺度的所有土地利用Π覆被类型进行分类 ,而且可以单独
或合理组合分类代码 ,提取由简单到复杂的土地利用、覆被和管理信息。景观制图是基于 1m 分辨率的
IKONOS彩色影像 ,利用 GPS实地调查核实后 ,利用地理信息系统 Arcgis813 在 12 个景观样方中以生态立地为
单元进行数字化制图[4 ,34 ,36 ,37 ] 。绘图的基本标准是 :线性地物宽度 ≥2m ;面状地物且边界清晰的、其宽度 ≥5m
或面积 ≥25m2 ;面状地物且边界模糊的、其宽度 ≥10m 或面积 ≥100m2 ,依据生态立地 ( Ecotope) 的分类标准进
行绘制[4 ,34 ,36 ] 。
表 2 　乡村景观 4 级分类描述
Table 2 　Ecotope classification levels and classes for village landscapes
地形Land form 土地利用Land use 土地覆盖Land cover 利用Π覆被细分组 Group
代码
Code
描述
Description
代码
Code
描述
Description
代码
Code
描述
Description
代码
Code
描述
Description
〗AN 人工地段 Anthropogenic A 水产养殖 Aquaculture A 一年生植被 Annual ac 一年生作物 Annual crops
FP 冲积平原 Floodplain C 建设用地 Constructed E 裸露地面 Bare soil aq 水产养殖 Aquaculture
CA 宽 < 30m 运河 Small canal D 人为干扰地类 Disturbed M 混合覆被 Mixed db 干扰地类覆被 Disturbed & Debris
CB 宽 > 30m 运河Large canal F 闲置地类或水域 Fallow P 多年生植被 Perennial dw 落叶灌木作物 Deciduous woody crops
PA 宽 < 30m 池塘 Small pond I 水浇地 Irrigated S 硬化地面 Sealed dt 落叶阔叶树 Deciduous broadleaf trees
PB 宽 > 30m 池塘 Large pond L 禽畜舍 Livestock W 水面 Water ho 房屋 Housing
FM 深 < 1m 活水沼泽 Flowing Marsh M 开采或填埋地 Mine & Fill hv 水生植被 Hydromorphic vegetation
MA 深 < 1m 静水沼泽地 Marsh O 观赏园艺 Ornamental ir 灌溉渠或储水池 Irrigation
CM
深 < 1m 且宽 > 10m 运河边缘
Margins of canal
P
水田 Rice paddy or other flooded
crops
nb 非工业建筑 Non2industrial
WM
深 < 1m 且宽 > 10m 水体边缘
Margins of Lentic waterbody
R 旱地 Rainfed os 独立的密封或紧实地面 Other sealed
T 人工林或草 Forestry pp 公共种植 Public plantings
ri 水生作物 Hydromorphic crops
tg 高草 Tall graminoids
tr 道路和桥梁 Transportation
wa 水面 Water surface
3 　乡村景观中土壤取样及分析
3. 1 　土壤取样设计
土壤取样是基于 2002 年和 1940’s 以生态立地为单元的景观分类图[4 ] ,以及景观分类的区域权重 (公式 1
～2)来设计。
由于小面积缀块较多 ,为了避免造成产生较大的抽样偏差 ,未采用基于缀块的随机取样方法 ,而是采用美
国马里兰大学 Ellis 提出的景观组合取样与缀块的随机取样相结合的方法 :首先限定 3km2 景观样方 (12 Cells)
所需土壤取样数目为 150 个 (最初取样时设定值 ,最终数目有少许调整) ,然后依据缀块的 3 种景观分类组合 :
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① http :ΠΠwww. ecotope. orgΠaemΠ
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生态立地 ( Ecotope) ,地形与土地利用Π覆被组合 (FUC = Form + Use + Cover)以及土地利用和覆被组合 (UC = Use
+ Cover)的区域权重 (公式 1～2) ,确定并调整在不同景观分类组合的土壤取样数量。
取样数目 N = 150 ×CDW ( Ecotope or FUC or UC) ;按照生态立地 →地形和土地利用Π覆被 →土地利用Π覆被
景观分类组合先后顺序计算取样数目并进行取样 ,如果前面的取样结果包含后面的景观分类组合 ,则不再重
复取样。每种景观分类组合最小取样量为 3 个 ,而最大取样量在基于 2002 年和 1940’s 景观类型取样时各不
相同 ,分别不超过 10 个和 5 个。上述取样结束后 ,从剩余未被取样的景观分类组合中 ,若其生态立地和土地
利用Π覆被的区域权重大于 015 % ,对每种景观分类组合选取 3 个样。另外 ,在上述规则基础上 ,考虑长期的乡
村景观变化历史 ,增选了一些确切无疑发生转变的景观类型进行土壤取样。最后 ,如果土壤取样数目不够 ,按
上述规则将其增加至 150 个左右。应当说明的是 ,此取样方法保证各种景观类型取样的完整性 ,以便研究各
景观类型生态特征的空间异质性 ,因此 ,样本的比例不一定与样本所代表的面积比例一致。
在确定不同景观分类组合下的土壤取样数目后 ,在 12 个样方中所有符合土壤取样的生态立地缀块中随
机取样 ,然后在选取的缀块上随机抽取土壤取样点 ,一般是 1 个生态立地缀块上取 1 个土样 ,少数面积较大 ,
数量极少的缀块上多于 1 个土样。
3. 2 　田间采样
将随机取样点输入 GPS ,根据 GPS导航定位和样点所属景观类型准确找到样点位置。然后去除样点表面
的杂草、石头等杂物 ,用直径 5108cm 的分裂式采样器进行采样 ,采样深度为 30cm ,分为两层 ,分别为 0～15cm
和 15～30cm ,然后分别装入定制的布袋中 ,采回的土样及时称鲜重后风干。淤泥取样同样是在距离采样点
10m 范围内 ,用淤泥采样器采集 30cm 深度的淤泥样品 ,后期处理同土壤样品。
3. 3 　样品处理及实验室分析
土壤样品风干后称重 ,然后剔除植物根系、石子和昆虫等杂物后 ,全部研磨并过 2mm 筛 ,过筛后再次称量
风干土重。然后从中取约 80g 土样 ,全部研磨并过 0125mm 筛 ,用于土壤养分测定分析。
容重测量公式 :土壤容重 = 过 2mm 筛的全部土壤风干重Π土钻中土壤体积 ;淤泥容重 = 过 2mm 筛的全部
淤泥风干重Π取样器中淤泥体积。
土壤有机碳测定采用外加热 - 重铬酸钾容量法 ,用标样 7416 及重复来确保测定的准确性。
3. 4 　评价土壤有机碳密度和储量
SOCdj = 10 ×∑
n
i = 1
CijAWDij ×0. 15 (4)
　　式中 , SOCdj为生态立地类型 j 的 0～30cm 土层土壤有机碳密度 (tΠhm2 ) ; n 指 n 个土壤取样层 ; Cij为生态
立地类型 j 的第 i 取样土层的有机碳含量 (gΠkg) ; AWDij为生态立地类型 j 的第 i 取样土层中去除 > 2mm 砾石后
的单位体积的土壤风干重量 (gΠcm3 ) ;0115 为第 i 取样土层深度 (m) (注 :淤泥取样深度均为 013m) 。
SOCrj = SOCdj ×RECOj (5)
　　式中 , SOCrj为区域中生态立地类型 j 的 0～30cm 土层土壤有机碳储量 ; SOCdj 为生态立地类型 j 的 0～
30cm 土层土壤有机碳密度 ; RECOj为区域中生态立地类型 j 的面积。
SOCi = ∑
N
j
SOCdj ×RECOj (6)
　　式中 , SOCt 为区域中 0～30cm 土层土壤有机碳储量 , N 为生态立地类型数目。
4 　结果与分析
4. 1 　生态立地的异质性及其土壤有机碳密度的空间变异
景观样方中生态立地类型 ( Ecotope)有 110 个 ,涵盖地形类型 (Form) 10 个 ,土地利用类型 (Use) 11 个 ,覆被
类型 (Cover) 6 个 ,土地利用Π覆被组合类型 (UC)有 25 个 ,地形和土地利用Π覆被组合 (FUC) 有 49 个 ,土地利用Π
覆被细分组 ( Group) 有 25 个 ,细分组中的类型 ( Group + Type) 共计有 73 个。不同的分类类型及其组合代表了
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不同的土地利用、覆被和管理信息。
景观样方中有效的土壤样点数总计为 148 个 ,其中包括 51 个淤泥样品 (表 3 和表 4) 。共涵盖生态立地类
型 ( Ecotope) 26 个 ,占该类型总数的 2316 % ;土地利用Π覆被组合类型 (UC) 15 个 ,占该类型总数的 6010 % ;地形
和土地利用Π覆被组合类型 (FUC) 21 个 ,占该类型总数的 4219 %。从取样类型比例看 ,说明乡村景观中的土地
面积集中在相对较少的类型中 ,大部分生态立地类型所占的土地面积较小 ,其中 24 个生态立地类型占总样方
面积的 90 %左右 ,其余 86 个所占面积比例仅 10 %左右 ,说明了长江下游平原区的乡村景观具有较高的异质
性和同质景观单元的高度分散性。
乡村景观中陆地上的生态立地类型 0～15cm 和 15～30cm 土层土壤有机碳密度均值分别为 19166 tΠhm2 和
14150 tΠhm2 (表 3) 。生态立地类型土壤有机碳密度在 0～15cm 土层有显著差异 ,而在 15～30cm 土层则没有显
著差异 ,而前者只有公共建筑 (ANCSnb06)和呈线性种植的观赏灌木和树 (ANOMpp05) 与其它类型间的有显著
差异 ,这两种生态立地类型的土壤层次形成过程受到过较大的人为扰动。除这两种生态立地类型外 ,其余生
态立地类型间的土壤有机碳密度均没有显著差异。
比较 0～15cm 和 15～30cm 土层 ,土壤有机碳密度呈显著或极显著差异的生态立地类型 ,除了成片楼房群
外 ,其余是不同的耕地类型 ,均是上层土壤有机碳密度高于下层。而水泥或沙石道路 (ANCStr02) 和呈线性种
植的观赏灌木和树 (ANOMpp05)的下层土壤有机碳均值则略高于上层 ,但并无显著差异 ;主要是由于这 2 种生
态立地类型的样点均位于道路侧旁或其上 ,而其土壤层次在生态立地形成过程中均受到较大的扰动。总的来
看 ,耕地类型中土壤有机碳密度较高 ,人工地段的类型 (Form = AN)土壤有机碳密度总体上偏低。
表 3 　0～15 和 15～30cm土层有机碳密度
Table 3 　SOC density of ecotope classes in 0～15cm layers and 15～30cm layers , respectively
生态立地 Ecotope code and description
样本数
Sample
number
均值
(0～15cm) |S
Mean (tΠhm2) 均值(15～30cm) |SMean (tΠhm2)
FPIPdw39 水浇地成熟桑园 Irrigated small2scale mature mulberry 9 25161 a 3 3 15182 a
FPRPdw39 旱地成熟桑园 Rainfed small2scale mature mulberry 8 25185 a 3 3 14137 a
FPPAri01 平原稻田 Rice paddy 10 24115 ab 3 16195 a
FPIAac01 水浇地蔬菜 Irrigated small2scale intensive crops 6 23117 ab 3 3 14152 a
ANDAdb06 以草覆被为主的人为干扰区 Disturbed herbaceous vegetation with debris 3 22139 ab 14173 a
FPRAac04 1 年生旱地作物 Rainfed small2scale staple crops 10 20189 abc 3 3 14183 a
FPRAac01 旱地蔬菜 Rainfed small2scale intensive crops 4 20176 abc 15129 a
FPDMdb07 以灌草为主的人为干扰区 Disturbed woody with debris 3 20170 abc 15147 a
FPIAac04 水浇地 1 年生作物 Irrigated small2scale staple crops 3 20164 abc 15132 a
ANCSho04 成片的楼房群 Attached > 1 story house 16 20162 abc 3 3 14127 a
FPDPdb08 以树灌为主的人为干扰区 Disturbed trees with debris 3 20133 abc 15101 a
ANRAac04 1 年生旱作物 Rainfed small2scale staple crops 7 19151 abc 15103 a
ANCEir01 灌排土渠 Irrigation & drainage ditch with bare soil 3 16178 abc 12170 a
ANTAtg01 人工地段种植的高草 Planted tall graminoid 3 15145 abc 12183 a
ANCStr02 水泥或沙石道路 Paved road 3 14134 abc 19163 a
ANCSnb06 公共建筑 Large public buildings 3 13117 bc 9100 a
ANOMpp05 呈线性种植的观赏灌木和树 Public planting woody with linear 3 9181 c 10174 a
汇总 Total 97 19166 14150
　　|S :不同的字母表示 SNK统计检验 ( p < 0105)差异显著 Means of ecotope classes with different letters are statistically significantly different ( p < 0105)
as tested using Student2Newman2Keuls(SNK) from GLM( p < 01001) ; 3 或 3 3 :表示 0～15cm 和 15～30cm 土层土壤有机碳 T检验差异显著 ( p < 0105)
和极显著 ( p < 0101) Mean of ecotope classes with asterisk and double asterisks are statistically significantly different ( p < 0105 or p < 0101) as tested using
independent2sample T test between 0～15cm and 15～30cm layers , respectively
　　乡村景观中水域和水陆交界带的生态立地类型 0～30cm 深淤泥的有机碳密度均值为 26128tΠhm2 (表 4) ,
其中静水沼泽中水草区 (MAFAhv01)的中淤泥的有机碳的密度显著的高于其它生态立地类型。
由此说明 ,人口密集的长江下游平原区乡村景观中 ,虽然生态立地类型多样且呈现高度的异质性 ,但是乡
141412 期 武俊喜 　等 :长江下游平原区乡村景观的结构、管理和土壤有机碳研究 　
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村景观的大部分面积集中于少数的生态立地类型中 ;土壤有机碳密度的显著性差异仅集中在少数的生态立地
类型之间 ;多种生态立地类型的不同土壤层次间有机碳密度存在显著差异。由此说明 ,土壤有机碳密度不仅
受到土地利用、覆被和管理历史的影响 ,而且 ,同一土地利用Π覆被类型下土壤类型的差异也是土壤有机碳密
度空间变异的来源之一[29 ,30 ] ,多种因素的综合作用造成土壤有机碳密度空间变异性增加。
4. 2 　长江下游平原区乡村景观研究区域的土地利用Π覆被及其土壤有机碳储量的评价
采用 12 个具有区域代表性的乡村景观样方来评价长江下游平原区乡村景观研究区域的土地利用Π覆被
类型面积及其土壤有机碳储量 (表 5 和公式 1～6) 。有些生态立地类型因其区域权重很小而未取样 ,则首先
用其所属的地形和土地利用Π覆被组合类型 (FUC)的土壤有机碳密度均值替代 ,如不符合 ,再用其所属土地利
用Π覆被类型 (UC)的土壤有机碳密度均值替代 ,如还不符合 ,最后用其所属的陆地的所有类型土壤有机碳密
度均值或水域及水陆交界带的所有类型淤泥有机碳密度均值分别替代。
表 4 　0～30cm淤泥有机碳密度
Table 4 　The sediment SOC density in 0～30 cm layer for ecotope classes
生态立地 Ecotope code and description
样本数
Sample
number
均值
(0～30cm)
Mean |S (tΠhm2) 变异系数CV( %) §
MAFAhv01 静水沼泽中水草 Fallow persistent emergent grass2like vegetation in marsh 3 41197a 6 %
CMDAhv01 运河边水草 (人为干扰) Disturbed persistent emergent grass2like vegetation on canal margin 3 32182b 8 %
PAAWaq07 管理面积 < 011hm2的水产养殖塘 Small2scale generic freshwater livestock culture in small pond 3 27193bc 10 %
PBAWaq14 管理面积 011～1 hm2的螃蟹养殖塘 Medium2scale generic freshwater crab culture in large pond 5 27129bc 8 %
PBAWaq08 管理面积 011～1 hm2的水产养殖塘 Medium2scale generic freshwater livestock culture in large pond 9 26109bc 6 %
FMFAhv01 活水沼泽中水草区 (无人为干扰) Fallow persistent emergent grass2like vegetation in flowing marsh 8 24173bc 7 %
CAAWaq08 宽 < 30m 的运河中 011～1hm2 管理面积的水产养殖区 Medium2scale generic freshwater livestock
culture in small canal
5 24161bc 8 %
CBFWwa02 宽 > 30m 的运河中闲置水域 Fallow water in large canal 7 23161bc 7 %
CAFWwa02 宽 < 30m 的运河中闲置水域 Fallow water in small canal 8 21187c 7 %
汇总 Total 51 26128 3 %
　　|S :不同的字母表示 SNK统计检验 ( p < 0105)差异显著 Means of ecotope classes with different letters are statistically significantly different ( p < 0105)
as tested using Student2Newman2Keuls (SNK) from GLM( p < 01001) ; §: 均值标准误Π均值 ; SE ΠMean
表 5 　乡村景观样方的区域权重系数
Table 5 　CDW ( %) of sample cells for estimating village landscape of
Yangtze Delta Plain and Yixing Municipal , respectively
景观样方
Sample cell
长江下游平原区 CDW ( %)
For Yangtze Delta Plain
宜兴市域 CDW ( %)
For Yixing Municipal
R10
-
C05 24160 9170
R09
-
C19 24110 33140
R05
-
C05 13180 5150
R07
-
C29 9170 13120
R09
-
C29 8120 11140
R05
-
C19 7170 10150
R08
-
C14 5160 7160
R09
-
C14 2170 3180
R06
-
C05 1190 2160
R06
-
C19 0190 1120
R09
-
C13 0150 0170
R08
-
C13 0120 0130　　在Landsat 影像覆盖的 2113 ×106 hm2 的长江下游平原区乡村景观研究区域 ,0～30cm 土层有机碳储量为 76197Tg(表 6) 。在区域乡村景观中 ,水田的面积和土壤有机碳储量均占据绝对优势 ,分别为 42 %和48 %(图 2 和表 6) ;其次是水产养殖 ,其面积和有机碳储量分别为 15 %和 11 % ;非渗漏性建筑用地 ,旱地一年生作物和水浇地多年生作物的面积和土壤有机碳储量均在 5 %～10 %之间 ;上述 5 种类型是长江下游平原区最主要的土地利用Π覆被类型 ,其面积和土壤有机碳储量百分数总和分别为 83 %和 85 %。其余的类型的面积和土壤有机碳储量均低于 5 %(图 2) 。耕地类型 (PA , RA , IP , IA , RP , IM , RM)面积总计 1135 ×106 hm2 (图 2 和表 6) ,占区域乡村景观面积
的 63 % ;水田 (PA) 、水浇地 ( IP , IA , IM) 和旱地 ( RA ,
RP , RM)分别占耕地类型总面积的 67 %、17 %和 16 %。耕地类型的土壤有机碳储量总计 53195Tg ,占总储量的
70 % ;水田 ,旱地和水浇地的土壤有机碳储量分别占耕地类型总储量的 68 % ,17 %和 14 %。耕地类型中面积
较大的生态立地类型有 (表 6) :平原稻田 ( FPPAri01) ,水浇地桑树 ( FPIPdw39) ,平原及人工地段的旱地一年生
2414　 生 　态 　学 　报 26 卷
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作物 (FPRAac04 ,ANRAac04)和旱地蔬菜 (FPRAac01)等 ,尤其是平原稻田居绝对优势。
图 2 　长江下游平原区土地利用Π覆被的面积及其土壤有机碳储量
比例
Fig. 2 　The area percent and the SOC percent of land useΠland cover in the
Yangtze Delta Plain , respectively
PA : 水田 Paddy&other flooded crops ; AW:水产养殖 Aquaculture ; CS:
非渗漏性建筑地面 Built structures with impervious cover ; RA : 旱地 1 年
生作物 Rainfed annual croplands ; IP : 水浇地多年生作物 Irrigated
perennial croplands ; FW:闲置水域 Fallow water ; IA : 水浇地 1 年生作
物 Irrigated annual croplands ; DA : 1 年生植物覆被的干扰地类
Disturbed area covered annual herbaceous vegetation ; FA : 1 年生植被覆被
的休闲地类 Fallow area covered annual herbaceous vegetation ; DM: 混合
植被覆被的干扰地类 Disturbed area covered mixed of herbaceous , open
woody & tree cover ; RP : 旱地多年生作物 Rainfed perennial croplands ;
CE: 渗漏性建筑地面 Built structures with bare soil ; TA : 人工种植的草
本植物 Managed for regular harvest of non-crop herbaceous vegetation ;注 :
仅绘出面积 > 1. 0 %的土地利用Π覆被类型 Note : Land useΠland cover
classes that area are > 1. 0 % only are charted
水产养殖 (AW)的面积和土壤有机碳储量仅次于水
田 ,养殖规模在 011～1 hm2 (aq08 和 aq14) 和大于 1 hm2
(aq09) 面积占据绝对优势 ;而小于 011 hm2 (aq07) 的生
态立地较少 ,在区域乡村景观中不足 1 %。就面积大于
015 %的生态立地来看 ,全部的运河养殖 (CB 和 CA) 与
池塘养殖 ( PB 和 PA) 面积比例相当 ,分别为 714 % 和
711 %(表 6) 。
非渗漏性建筑用地 (CS) 的面积和土壤有机碳储量
居第三 ,其中面积较大的生态立地类型为 :成片楼房群
(ANCSho04) , 非渗漏性道路 ( ANCStr02) 和公共建筑
(ANCSnb06)等。
4. 3 　讨论
验证区域土地利用Π覆被面积的尺度推绎结果通常
是比较困难的 ,可以采取的方式之一是在区域中相对较
小的范围内验证。本研究利用区域权重系数评价了宜
兴市域乡村景观的土地利用Π覆被面积 ,并且与该范围
内土地利用现状调查资料 ①做了对比验证 (表 7) 。
由于宜兴市域边界的不规则性 ,在其边界线存在不
完整的聚类单元格 (500m ×500m cells) ,其乡村景观面
积计算方法是 :将不完整的单元格去除 ,剩余单元格面
积作为宜兴市域中乡村景观的最小面积 ,而将那些不完
整的单元格按照完整单元计算 ,其面积作为市域乡村景
观的最大面积。取二者平均值作为市域乡村景观的近
似面积 ,并计算 12 个样方代表宜兴市域的区域权重系
数 ( CDW) ,本研究采用市域乡村景观的区域权重系数
平均值进行评价计算 (表 5 和表 7) 。
区域权重系数评价的宜兴市乡村景观总面积和土地利用调查面积相差 0165 ×103 hm2 ,相对偏差为 011 %
(表 7) 。水田评价面积比调查面积少 2195 ×103 hm2 ,相对偏差约 114 % ;多年生作物评价面积比调查面积多
0142 ×103 hm2 ,相对偏差为 119 %。而耕地类型中 ,旱地和水浇地评价面积与调查面积的相对偏差较大 ,尤其
是后者 ,相对偏差高达 3313 %。另外 ,水域和水陆交界带、建筑用地、多年生非农作物和一年生非农作物的评
价面积与调查面积的相对偏差 < 410 % ;其它类型的相对偏差最大。两种方法的土地利用Π覆被类型的绝对偏
差面积在 0102 ×103～2195 ×103 hm2 之间 ,最大偏差面积占总面积的 216 %左右。
造成偏差的原因一是 :由于两个分类系统存在差异 ,对两个系统的类型重新归类时产生偏差。原因二是 :
可能是景观样方分布区域范围比较窄 ,随着区域范围的扩大 ,相似度会降低 ,在评价某些具体类型时 ,出现较
大的偏差。可以通过将景观样方在区域内分布的更加分散以及增加样方数量来改善评价的精确度。原因三
是 :土地利用调查的结果同样也会存在一定的误差或偏差。
总体来看 ,区域权重系数评价结果与土地利用调查数据非常接近 ,尤其是在评价较大面积的土地利用覆
被类型时。
341412 期 武俊喜 　等 :长江下游平原区乡村景观的结构、管理和土壤有机碳研究 　
① 《江苏省宜兴市耕地地力调查与质量评价》江苏省农林厅 , 无锡市农林厅 , 宜兴市人民政府. 2004 年
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表 6 　长江下游平原区乡村景观研究区域的土地利用覆被面积及其 0～30 土层有机碳储量
Table 6 　Ecotope area and SOC storage in village landscape of the studied region on Yangtze Delta Plain
土地利用Π覆被及其生态立地类型
Land useΠland cover and ecotope code 面积比例 ( %)Area of total 面积 Area(103 hm2) 有机碳储量比例 ( %)SOC of total 有机碳储量SOC(Tg)
水田 Paddy &other flooded crops 4211 894167 4718 36177
FPPAri01  4119 890152 4716 3616
水产养殖 Aquaculture 1418 313193 1016 8118
PBAWaq08 510 105170 316 2176
CBAWaq09 418 101176 315 2167
CAAWaq08 216 55100 118 1135
PBAWaq14 110 21148 018 0159
PAAWaq07 016 11189 014 0133
PBAWaq09 015 9178 013 0126
非渗透性建设用地 Built structures with impervious cover 914 200188 819 6183
ANCSho04 710 148124 617 5117
ANCStr02 112 25158 111 0187
ANCSnb06 015 10100 013 0122
旱地 1 年生作物 Rainfed annual croplands 817 184194 815 6154
FPRAac04 418 102144 418 3166
ANRAac04 219 61186 218 2114
FPRAac01 019 18166 019 0167
水浇地多年生作物 Irrigated perennial croplands 811 172119 913 7113
FPIPdw39 811 171183 912 7112
全部§Total 2127148 76197
　　注 :仅列出面积 > 510 %的土地利用Π覆被类型及其包含的面积 > 015 %的生态立地类型 ; Land use Πland cover classes that area are > 510 % only
are listed , in which ecotope classes are comprised and are list only that area are > 015 % ;  : 生态立地描述见表 3 和表 4 ; Ecotope description is saw in table
3 and table 4 ; §: 长江下游平原区乡村景观研究区域的总面积及 0～30cm 土壤有机碳总储量 ; The total area and 0～30cm SOC storage of village
landscape of the studied region on Yangtze Delta Plain
表 7 　宜兴市域乡村景观土地利用Π覆被评价面积和土地利用调查面积比较
Table 7 　Comparison of estimating land use and land cover areas with surveying land use area in the village landscape of Yixing Municipal
比较类型
Compared code
土地利用Π覆被评价面积§
Estimating Area (103hm2)
土地利用调查面积 
Surveying Area (103hm2)
绝对偏差 |S
Area deviation
(103hm2)
相对偏差 |S |S
Relative
deviation( %)
水田 Paddy 51176 54171 - 2195 - 114
水域和水陆交界带 Aquatic and transitional 26168 24143 2125 212
建筑用地 Built2up structures 12115 14114 - 1199 - 318
旱地 Rainfed croplands 10116 7127 2189 813
多年生作物 Perennial woody crops 5177 5135 0142 119
多年生非农作物 Perennial woody vegetation 3157 3160 - 0102 - 012
1 年生非农作物 Annual herbaceous vegetation 2153 2151 0103 013
水浇地 Irrigated croplands 1192 0139 1153 3313
其它类型 Other types 0119 1169 - 1149 - 3918
汇总 Total 114174 114109 0165 011
　　§:利用 CDW 评价的土地利用Π覆被类型面积 ( a) ; The area of the land use Πland cover classes was estimated using the regional weighted( CDW) ;  :
土地利用调查面积 ( b) , 资料来源于《江苏省宜兴市耕地地力调查与质量评价》; The surveying area of the land use classes came from Arable Land
Quality Survey and Appraisement of Yixing Municipal in Jiangsu Province ; |S : 绝对偏差 (Area deviation) = a - b ; |S |S : 相对偏差 (Relative deviation) = ( a
- b)Π{ ( a + b)Π2}
　　乡村景观土壤有机碳密度是否具有区域代表性 ,是在区域土壤有机碳储量的评价中产生不确定性的另外
一个重要因素。为此 ,本研究与其它研究结果进行了比较 (表 8) ,由于区域中水田面积占据绝对优势 ,所以仅
对水稻土进行比较。本研究水稻土 0～15cm 土壤有机碳含量与近期宜兴市耕地地力调查 (68 个土样) ①结果
相近 ,但是土壤容重值相对较低 ,故有机碳密度值相对较低 ;与近期张琪等研究 (61 个土样) [30 ]结果相比 ,本研
究的水稻土有机碳含量 ,土壤容重和有机碳密度均相对较低 ,但是 0～15cm 土壤有机碳含量范围与其测定土
4414　 生 　态 　学 　报 26 卷
① 《江苏省宜兴市耕地地力调查与质量评价》江苏省农林厅 , 无锡市农林厅 , 宜兴市人民政府. 2004 年
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类有机碳含量均值范围 (10199～19102gΠkg) 相似。本研究 0～15cm 土壤有机碳含量均值略高于 1994 年测定
结果 (14162 gΠkg)和 1983 年测定结果 (12131 gΠkg) ,但由于土壤容重较低 ,土壤有机碳密度低于 1994 年并与
1983 年相当[30 ] 。总的看来 ,宜兴市域的水稻土 0～15cm 有机碳含量是呈现增加趋势。与李恋卿等统计的江
苏省耕层 (0～25cm)土壤有机碳结果相比[23 ] ,本研究 0～30cm 土壤有机碳含量高于江苏省平均值 (9117 gΠkg)
但低于太湖地区平均值 (14104 gΠkg) ,本研究的土壤有机碳含量 (12174 gΠkg) 在太湖地区 ,里下河地区和宁镇
丘陵区的土壤有机碳含量范围之间。俞海等引用南京土壤所“土壤质量演变规律及土壤资源可持续利用”资
料表明[38 ] :80 年代初 , 长江下游地区土壤 (主要是水稻土)有机碳 12188 gΠkg(有机质 22120gΠkg) , 2000 年上升
到 16145 gΠkg(有机质 28137gΠkg) ,增长比例为 2718 %。调查的 100 个样点中 ,其中 85 %的土壤有机碳 (或有
机质)增加 , 只有 15 %下降。本研究的测定结果也证实了该区域土壤有机碳增加趋势。
表 8 　本研究的水稻土有机碳测定数据与其它研究比较
Table 8 　Comparing SOC, bulk density , thickness and SOC density with other study references
采样区域
Region of
sample soil
有机碳含量
SOC
(gΠkg) 土壤容重ψBulk density(gΠcm3) 土层厚度Thickness(cm) 有机碳密度SOC density(tΠhm2) 说明Note
宜兴市 Yixing Municipal 15178 ±4198 |S 1105 ±0115 　　0～15 24115 ±5191 水稻土 (2005) §
宜兴市 Yixing Municipal 9171 ±4125 1120 ±0113 15～30 16195 ±6147 水稻土 (2005) §
宜兴市 Yixing Municipal 12174 ±2158 1113 ±0109 0～30 41110 ±6196 水稻土 (2005) §
宜兴市 Yixing Municipal 15119 ±1196 1130 0～15 29162 水稻土 (2003) ①
宜兴市 Yixing Municipal 17114 1128 0～15 32192 水稻土 (2002) [30 ]
宜兴市 Yixing Municipal 14162 1130 0～15 28150 水稻土 (1994) [30 ]
宜兴市 Yixing Municipal 12131 1130 0～15 24101 水稻土 (1983) [30 ]
江苏省 Jiangsu Province 9117 1130 0～25 29180 农田土壤 (SNSSC) 3 [23 ]
太湖地区 Taihu Region 14104 1130 0～25 45163 农田土壤 (SNSSC) 3 [23 ]
里下河地区Lixiahe Region 11172 1130 0～25 38109 农田土壤 (SNSSC) 3 [23 ]
宁镇丘陵地区 Ningzhen Hill Region 10109 1130 0～25 32179 农田土壤 (SNSSC) 3 [23 ]
沿江高沙土地区 Region along Yangtze River 8147 1130 0～25 27153 农田土壤 (SNSSC) 3 [23 ]
滨海盐土地区 Region along the coast 7131 1130 0～25 23176 农田土壤 (SNSSC) 3 [23 ]
徐淮地区 Xuhui Region 6173 1130 0～25 21187 农田土壤 (SNSSC) 3 [23 ]
中国东部 (耕层) East China (plow layer) 15186 ±4142 1118 ±0117 14113 ±1173 26106 ±7178 水稻土 (SNSSC) [14 ]
中国东部 (犁底层) East China (plowpan) 12139 ±5174 1138 ±0119 9146 ±2197 15190 ±8181 水稻土 (SNSSC) [14 ]
中国 (耕层) China (plow layer) 16158 ±5181 1118 ±0114 15128 ±2161 29148 ±11135 水稻土 (SNSSC) [14 ]
中国 (犁底层) China (plowpan) 2166 ±6177 1138 ±0113 10124 ±5111 17143 ±13138 水稻土 (SNSSC) [14 ]
中国 (表土层) China (whole topsoil) 15101 ±6120 1126 ±0114 25152 ±7171 46191 ±25173 水稻土 (SNSSC) [14 ]
　　|S :标准方差 Standard deviations ;ψ:文献中容重未标明的 , 以 1130gΠcm3 值替代 , Bulk density that was not shown in the reference was filled in with
1130gΠcm3 , §:本研究土壤测定时间 The study time of sample soil 3 SNSSC 全国第二次土壤普查 ,The second national soil survey of China
　　本研究 0～15cm 土壤有机碳含量值与全国第二次土壤普查的东部省市水稻土耕层统计数据非常相似 (表
8) ,土壤容重和有机碳密度也相差不大 ,而 15～30cm 土层有机碳含量和土壤容重均低于东部省市水稻土犁底
层统计结果 ;而全国水稻土耕层和表层的土壤有机碳含量 ,容重和有机碳密度都高于本研究 0～15cm 和 0～
30cm 的测定值[14 ] 。表明长江下游地区土壤有机碳仍处于中等水平[38 ] 。
总之 ,本研究的乡村景观样方分布区域虽然相对较小 ,但是涵盖了区域内绝大多数土地利用及覆被类型 ,
且这些类型的土壤有机碳测定范围 ,尤其是水稻土 ,是具有区域代表性的 ,用于计算区域土壤有机碳储量时产
生的不确定性是能够控制在比较小的范围内。
通常的区域土壤有机碳的评价常常采用土壤类型法 ,该方法侧重于土壤种类本身对于土壤有机碳的影
响 ,忽略了土地利用 ,覆被和管理等人为影响因素对土壤有机碳的影响作用[13～25 ] ,此外 ,一般的土壤类型图比
例尺较大 ,而土壤类型面积统计资料的精确度还有待于进一步提高 ,通常的方法用于评价乡村景观中的土壤
有机碳储量时 ,可能产生较大的偏差。
依据土壤类型法计算 ,宜兴市四种主要的水稻土属类型面积共计 65159 ×103 hm2 ,占宜兴市域水稻土面积
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的 90 % ,其 0～15cm 土壤有机碳储量为 2120Tg[30 ] 。本研究评价的宜兴市乡村景观中水田面积为 51176 ×
103 hm2 ,0～15cm 土壤有机碳储量为 1125Tg ,由于宜兴市域乡村景观范围仅是全市范围的一部分 ,故水稻的评
价面积小于实际面积 (53187 ×103 hm2 ,2002 年宜兴市水稻种植统计面积) 。而 114174 ×103 hm2 宜兴市乡村景
观 ,其 0～15cm 土壤层有机碳储量为 2135Tg。说明两种方法在评价土壤有机碳储量有较大的差异 ,差异来自
于面积和土壤有机碳密度 ,尤其是前者更为突出。
区域土壤有机碳储量评价的不确定性来源最主要是评价类型的面积和土壤有机碳密度 ,而前者因其数量
级较大 ,对计算的不确定性影响起关键性作用。通常在区域评价中 ,对于土壤类型面积的更精确的评价是非
常困难的 ,需要投入巨大的人力和财力以及周密的组织和专业的调查等。相对而言 ,不论在小尺度还是大尺
度 ,土地利用Π覆被面积及其土壤有机碳密度的评价都更加容易些。
本研究的区域评价方法与通常的方法相比 ,显著的特征是 :重视了 < 30m 分辨率的均质景观缀块的分类
及绘图 ,能够较真实地反映人口密集的乡村景观中细微尺度的土地利用和覆被的复杂格局[3 ,4 ,34～37 ] ,而且在所
识别的生态立地类型中 ,一些类型间土壤有机碳密度存在显著差异 ,验证了这些生态立地类型在土地管理及
生态过程 (如在区域碳循环的作用)的异质性。对区域评价时综合运用了由大尺度到小尺度的取样方法和由
小尺度到大尺度的推绎方法 ,利用区域权重系数进行评价计算 ,能够比较准确的评价区域中较大的类型面积 ;
并且依据生态立地区域权重且采用分层取样方法 ,土壤有机碳含量与区域土壤有机碳含量范围的偏离较小。
虽然本研究的方法仍然存在一定的不确定性 ,总的来看 ,该方法有助于提高区域土地利用覆被和有机碳库估
算的精确性。
区域土壤有机碳研究中 ,土壤取样和测定方法应当使用统一的标准 ,有利于不同研究结果的比较分析。
区域土壤有机碳计算比较理想的方法是 :兼顾土地利用Π覆被类型和土壤类型进行计算 ,结果会比单纯使用一
种方法更加准确 ,对于计算结果进行不确定性评价也是十分必要的。
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