县域尺度土壤有机碳储量估算的样点密度优化

来源：土壤学报杂志2014年第1期北京时间：

作者：上官魁星,吴金水,周脚根,朱捍华

单位：上官魁星，中国科学院亚热带农业生态研究所；中国科学院大学；kuixing_shangguan@163.com,吴金水，中国科学院亚热带农业生态研究所；jswu@isa.ac.cn,周脚根，中国科学院亚热带农业生态研究所；,朱捍华，中国科学院亚热带农业生态研究所；,

摘要：县域是我国国家尺度土壤碳库估算的基本地域单元，合理的土壤样品采集密度是保证估算精度要求的基础。以桃源县为例，设置4.70、0.90、0.60、0.40、0.25、0.15、0.10和0.05个 km-2共8个样点密度梯度，利用经典统计学和地统计学方法，研究样点密度对县域尺度土壤有机碳库估算精度的影响。经典统计表明，随着样点密度的降低，重复抽样下土壤有机碳均值及其变异系数的波动逐渐增大，标准误差呈幂函数增加（Y=0.025X-0.47，R2=0.97，p <0.01）。地统计学分析表明，随着样点密度的降低，块金值和基底效应逐渐增加，偏基台、变程和决定系数的波动幅度逐渐增大，拟合残差呈幂函数增加（Y=0.0014X-1.66，R2=0.56，p <0.05）；土壤有机碳空间分布的局部差异逐渐被弱化，重复抽样下县域土壤有机碳库储量及其平均误差的波动逐渐增强，均方根误差呈幂函数增加（Y =0.77X-0.05，R2=0.59，p<0.05）。从整体上看，样点密度小于0.15个 km-2 时，以上变化均急剧增强，土壤碳储量估算的精度快速降低。因此，综合科学、高效和经济方面的考虑，估算县域农田表层土壤有机碳储量的最佳样点密度为0.15个 km-2。本研究结果可为开展区域尺度土壤有机碳野外调查提供辅助支持。

关键词：县域尺度;土壤有机碳;样点密度;优化;半方差函数

基金资助：中国科学院战略性先导科技专项-应对气候变化的碳收支认证及相关问题（XDA05050505）、国家自然科学基金项目（41090283，41201299和41001141）资助