一种土壤有机碳密度和储量估算方法技术

本发明专利技术公开了一种土壤有机碳密度和储量估算方法，属于计量土壤学技术领域，包括如下步骤：设置土壤样点位置，采集土体的剖面样本，同时测量各土层的厚度；测试各土层有机碳含量、大于2mm石砾所占的体积百分比和容重指标；计算各土层样本的单位厘米深度土壤有机碳密度，建立单位厘米深度土壤有机碳密度与土壤有机碳含量的线性回归模型；基于建立的线性回归模型，分别建立土壤有机碳密度与有机碳含量、有机碳储量与有机碳含量的函数关系。本发明专利技术通过有机碳含量直接、快速、精确地估算土壤碳密度和碳储量，提高了土壤有机碳储量数据的可获取性。

【技术实现步骤摘要】
一种土壤有机碳密度和储量估算方法
本专利技术涉及计量土壤学
，尤其涉及一种土壤有机碳密度和储量估算方法。
技术介绍
土壤有机碳是土壤的重要组分，它是植物营养物质的来源，在形成土壤团聚体、提高土壤含水量、减少土壤退化和侵蚀方面具有重要作用。土壤是地球系统中第三大碳库，全球土壤有机碳总量超过大气碳库与生态碳库的总量。较小的土壤有机碳变化会对大气二氧化碳产生较大影响，从而影响气候变化，快速准确估算土壤有机碳储量是实现其时空变化分析进而评估气候变化的前提与基础。土壤碳密度是评价和衡量土壤中有机碳储量的一个极其重要的指标。土壤有机碳密度是指单位面积一定深度的土层中土壤有机碳的储量。如果某一土体的剖面由m层组成，那么该剖面的有机碳密度SOCD(t/hm2)的计算公式为：式中SOCi为第i层的土壤有机碳含量(g/kg)，BDi为第i层的为土壤容重(g/cm3)，Hi为第i层的土层厚度，Gi为第i层大于2mm的石砾所占的体积百分比(％)。土壤有机碳密度的计算公式并不复杂，但容重和石砾含量数据的获取较为困难(有时甚至无法测定)，从而使土壤碳储量的计算极为不便。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种土壤有机碳密度和储量估算方法，以解决目前土壤有机碳密度和碳储量计算过程中容重和石砾含量数据获取困难及对容重和石砾含量数据过度依赖的问题。技术方案：为实现本专利技术的目的，本专利技术所采用的技术方案是，一种土壤有机碳密度和储量估算方法，包括如下步骤：步骤A：设置土壤样点位置，采集土体的剖面样本，同时测量各土层的厚度；测试各土层有机碳含量、大于2mm石砾所占的体积百分比和容重指标；步骤B：计算各土层样本的单位厘米深度土壤有机碳密度，建立单位厘米深度土壤有机碳密度与土壤有机碳含量的线性回归模型；步骤C：基于步骤B建立的线性回归模型，分别建立土壤有机碳密度与有机碳含量、有机碳储量与有机碳含量的函数关系。进一步地，步骤B所述单位厘米深度土壤有机碳密度是指单位面积1cm厚度的土壤有机碳储量，表达式为：SOCDpcm＝SOC×BD×H×(1-G/100)/10，式中SOC为土壤有机碳含量，BD为土壤容重，H为土层厚度，G为大于2mm的石砾所占的体积百分比；建立单位厘米深度土壤有机碳密度与土壤有机碳含量的线性回归模型，表达式为：SOCDpcm＝a×SOC+b，式中a、b均为率定系数。进一步地，步骤B所述线性回归模型的建模精度通过决定系数R2和均方根误差RMSE进行评价，其中R2越大、RMSE越小，说明建模精度越高。进一步地，步骤C中土层i的有机碳密度SOCDi表示为土壤有机碳含量的函数关系，表达式为：SOCDi＝Hi×(a×SOCi+b)，其中Hi为第i层的土层厚度；某一土体的剖面由m个土层组成，该剖面的有机碳密度SOCD表示为土壤有机碳含量的函数关系，表达式为：土壤有机碳储量SOCS表示为土壤有机碳含量的函数关系，表达式为：式中S为研究区面积。有益效果：与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下有益的技术效果：本专利技术提供的一种土壤有机碳密度和储量估算方法，避免了对土壤容重和石砾含量数据过度依赖的问题，同时缩短了检测时间，本专利技术设计合理，能够根据土壤有机碳含量与单位厘米深度土壤有机碳密度的高度拟合关系，构建土壤有机碳含量与单位厘米深度土壤有机碳密度的线性回归模型，进而提供了一种通过有机碳含量直接、快速、精确的估算土壤碳密度和碳储量方法，提高了土壤有机碳储量数据的可获取性。本专利技术提供的方法精度高、稳定性好，具有一定的普适性，适宜推广。附图说明图1是本专利技术整体的方法流程图；图2是本专利技术实施例1的单位厘米深度土壤有机碳密度与有机碳含量散点图(n＝692)；图3是本专利技术实施例2的单位厘米深度土壤有机碳密度与有机碳含量散点图(n＝110)。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。在本实施例中提供了一种土壤有机碳密度和储量估算方法，图1是根据本专利技术实施例的土壤有机碳密度和储量估算方法流程图，该流程包括如下步骤：步骤A：针对研究区域，设置土壤样点位置，野外采集土体的剖面样本，同时测量各土层的厚度；实验室测试各土层有机碳含量、大于2mm石砾所占的体积百分比和容重指标。土壤样品采集和指标获取严格按照《野外土壤描述与采样手册》、“土壤调查实验室分析方法”的要求实施。步骤B：单位厘米深度土壤有机碳密度(SOCDpcm，t/hm2)是指单位面积1cm厚度的土壤有机碳储量，表达式为式一：SOCDpcm＝SOC×BD×H×(1-G/100)/10，式中SOC为土壤有机碳含量(g/kg)，BD为土壤容重(g/cm3)，H为土层厚度1cm，G为大于2mm的石砾所占的体积百分比(％)。计算各土层样本的单位厘米深度土壤有机碳密度，建立单位厘米深度土壤有机碳密度与土壤有机碳含量的线性回归模型，表达式为式二：SOCDpcm＝a×SOC+b，式中a、b均为率定系数。步骤C：基于步骤B建立的线性回归模型，分别建立土壤有机碳密度(SOCD)与有机碳含量、有机碳储量(SOCS)与有机碳含量的函数关系。土层i的有机碳密度SOCDi表示为土壤有机碳含量SOC的函数关系，表达式为式三：SOCDi＝Hi×(a×SOCi+b)，其中Hi为第i层的土层厚度(cm)。某一土体的剖面由m个土层组成，该剖面的有机碳密度SOCD表示为土壤有机碳含量的函数关系，表达式为：土壤有机碳储量SOCS表示为土壤有机碳含量的函数关系，表达式为：式中S为研究区面积。实施例1：(土壤剖面中土层的划分采用中国土壤系统分类法)本实施例以估算江苏省土壤有机碳密度和碳储量为例。江苏省范围内的土系主要分布在人为土、淋溶土、盐成土、雏形土和新成土5个土纲，共获得173个土系代表性剖面，692个土层样本。有机碳含量范围介于0.17g/kg和28.59g/kg之间，平均值为6.51g/kg。通过计算得到单位厘米深度土壤有机碳密度(SOCDpcm)介于0.029t/hm2和4.295t/hm2之间，平均值为0.867t/hm2。构建单位厘米深度土壤有机碳密度(SOCDpcm)与有机碳含量的线性回归模型，得到表达式为：SOCDpcm＝0.1119×SOC+0.1387。图2为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土壤有机碳密度和储量估算方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：/n步骤A：设置土壤样点位置，采集土体的剖面样本，同时测量各土层的厚度；测试各土层有机碳含量、大于2mm石砾所占的体积百分比和容重指标；/n步骤B：计算各土层样本的单位厘米深度土壤有机碳密度，建立单位厘米深度土壤有机碳密度与土壤有机碳含量的线性回归模型；/n步骤C：基于步骤B建立的线性回归模型，分别建立土壤有机碳密度与有机碳含量、有机碳储量与有机碳含量的函数关系。/n

【技术特征摘要】
1.一种土壤有机碳密度和储量估算方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤A：设置土壤样点位置，采集土体的剖面样本，同时测量各土层的厚度；测试各土层有机碳含量、大于2mm石砾所占的体积百分比和容重指标；
步骤B：计算各土层样本的单位厘米深度土壤有机碳密度，建立单位厘米深度土壤有机碳密度与土壤有机碳含量的线性回归模型；
步骤C：基于步骤B建立的线性回归模型，分别建立土壤有机碳密度与有机碳含量、有机碳储量与有机碳含量的函数关系。


2.根据权利要求1所述的土壤有机碳密度和储量估算方法，其特征在于：步骤B所述单位厘米深度土壤有机碳密度是指单位面积1cm厚度的土壤有机碳储量，表达式为：
SOCDpcm＝SOC×BD×H×(1-G/100)/10，
式中SOC为土壤有机碳含量，BD为土壤容重，H为土层厚度，G为大于2mm的石砾所占...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑光辉，焦彩霞，徐明星，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，浙江省地质调查院，
类型：发明
国别省市：江苏;32