郭曉偉，駱土壽，李意德，許 涵，陳德祥，林明獻，周 璋，楊 懷

中國林業(yè)科學研究院熱帶林業(yè)研究所，尖峰嶺森林生態(tài)系統(tǒng)研究站，廣州 510520

海南尖峰嶺熱帶山地雨林土壤有機碳密度空間分布特征

郭曉偉，駱土壽*，李意德，許 涵，陳德祥，林明獻，周 璋，楊 懷

中國林業(yè)科學研究院熱帶林業(yè)研究所，尖峰嶺森林生態(tài)系統(tǒng)研究站，廣州 510520

森林土壤有機碳是陸地碳庫的重要組成部分，在碳循環(huán)中有著重要的作用。研究熱帶雨林土壤性質(zhì)的空間異質(zhì)性對于深入分析熱帶雨林植被分布格局與土壤的關(guān)系，促進熱帶雨林的保護等具有重要指導(dǎo)意義。在海南島尖峰嶺熱帶山地雨林60hm2大樣地內(nèi)采用野外布點采樣、實驗室測定和地統(tǒng)計學分析相結(jié)合的方法，定量研究了土壤有機碳密度在局域范圍內(nèi)的空間異質(zhì)性及分布特征。研究結(jié)果表明：(1) A(0—10cm)、B(10—30cm)、C(30—60cm)3層土壤有機碳平均密度分別為2.699、2.782、2.434 kg/m2，A、B兩層差異性不顯著，與C層差異性顯著(P<0.05)；(2) 不同層次土壤有機碳密度模型交叉驗證結(jié)果表明：A層擬合的半方差函數(shù)最適模型為指數(shù)模型，B、C兩層為球狀模型；3層土壤有機碳密度的變程分別為：54.2、70.9、97.2 m；塊金值與基臺值比值分別為：0.512、0.708、0.882，表明A、B兩層屬中等程度變異，C層具有較大的塊金值，屬于弱變異，說明在小尺度范圍具有更明顯的空間異質(zhì)性，也說明不同層次土壤有機碳密度具有不同程度的空間自相關(guān)性；Person 相關(guān)性分析表明不同層次土壤有機碳密度之間具有不同的相關(guān)性：A層與B層及C層之間的相關(guān)性要小于B層和C層之間的相關(guān)性，說明熱帶雨林中土壤有機碳密度表層與下層受到不同生態(tài)過程的控制。(3) 普通克里格插值及繪制的空間分布輪廓圖表明：在研究尺度上A、B兩層不同深度的土壤有機碳密度的空間分布具有一定的一致性，空間異質(zhì)性明顯，呈斑塊狀分布；C層空間異質(zhì)性較弱，具有一定的連續(xù)性，呈條帶狀分布；(4) 地形引起的水熱分配是影響不同層次土壤有機碳密度空間分布格局的一個重要因素。

土壤有機碳；空間變異；地統(tǒng)計學；熱帶山地雨林；海南島

空間異質(zhì)性是生態(tài)學系統(tǒng)的核心因子[1]。近年來，生態(tài)學研究中的異質(zhì)性問題受到生態(tài)學家的廣泛關(guān)注，生境的異質(zhì)性, 尤其是土壤要素的空間分布格局已成為異質(zhì)性研究的一個重要領(lǐng)域，國內(nèi)外學者已有大量的研究報道。土壤是非勻質(zhì)的時空連續(xù)變異體，其形成過程包括物理、化學和生物過程，其形態(tài)和演化過程是十分復(fù)雜的。由于不同地區(qū)在氣候、物理、化學、生物、母巖、地形等方面的不同，形成了各種土壤類型，導(dǎo)致土壤性質(zhì)存在明顯的差異；即使在同一土壤類型，不同的時間和空間上土壤的某些性質(zhì)也不同，即土壤在時間和空間上具有高度的空間異質(zhì)性[2]。

土壤有機碳具有高度的空間異質(zhì)性，而研究尺度的大小對土壤有機碳密度空間分布的精準度有重要影響。全球[3-4]、全國[5-7]范圍的大尺度研究雖有大范圍的代表性，但由于其研究范圍較大，過多人為的強調(diào)取樣點的代表性作用，同時由于取樣點密度的局限性，從而忽略了區(qū)域尺度范圍上土壤有機碳的空間異質(zhì)性特點，造成計算精準度大大降低；中等尺度范圍內(nèi)土壤有機碳的研究兼具計算的精準度及結(jié)果應(yīng)用范圍的適度性，因此應(yīng)用性較強；地塊范圍內(nèi)的小尺度范圍研究計算結(jié)果精準度更高，但代表范圍具有一定局限性。在我國中等區(qū)域范圍的土壤有機碳研究方面，有針對一定區(qū)域[8-10]、流域[11-12]、一省[13-15]或數(shù)省[16]的研究；也有針對一縣[17-18]的研究。然而土壤有機碳密度(SOCD)空間異質(zhì)性是隨著研究尺度的變化而變化，上述研究多是基于以上3個尺度范圍，介于小尺度與中等尺度之間連續(xù)的空間尺度范圍土壤有機碳空間分布特征的研究卻鮮見報道。

熱帶森林面積雖然僅占全球植被的22%[19]，但其凈初級生產(chǎn)力卻占世界陸地生產(chǎn)力的32%—43%[20],其植被碳儲量占全球植被活體碳庫的46%[21],土壤碳儲量占全球土壤碳庫的11%[22],熱帶森林在全球碳循環(huán)中的重要作用已引起了研究人員的廣泛關(guān)注。研究熱帶雨林土壤性質(zhì)的空間異質(zhì)性及其影響因素，對于深入分析熱帶雨林植被分布格局與土壤的關(guān)系，以及熱帶雨林的保護具有重要的科學和指導(dǎo)意義。海南島尖峰嶺位于世界熱帶的北緣，其熱帶山地雨林屬于由熱帶雨林向亞熱帶雨林過渡的類型，這一過渡性質(zhì)決定了其在研究世界熱帶和亞熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)中具有不可替代的地位[23]。前人[24-28]對海南尖峰嶺的土壤性質(zhì)已開展了大量的研究，但沒有從地統(tǒng)計學的角度對土壤有機碳空間異質(zhì)性進行定量和系統(tǒng)的研究。

鑒于以上認識，本文基于60hm2大樣地，用地統(tǒng)計學的方法對海南尖峰嶺熱帶山地雨林土壤有機碳密度空間異質(zhì)性特征進行統(tǒng)計分析，為進一步研究土壤屬性空間異質(zhì)性與生態(tài)學過程的關(guān)系奠定基礎(chǔ)。

1 研究地區(qū)概況

研究樣地設(shè)在海南島尖峰嶺國家自然保護區(qū)內(nèi)熱帶山地雨林中，保存最為完整的原始林。樣地地理坐標起點為18° 43′ 41.0′′ N，108° 53′ 59.6′′ E，規(guī)格為南北600m，東西1000m的長方形，面積為60hm2。平均海拔932 m，地形復(fù)雜。熱帶山地雨林物種復(fù)雜，生物多樣性高，優(yōu)勢種群不明顯，群落組成種類以熱帶成份占優(yōu)勢[29]。林分生物現(xiàn)存量(包括凋落物現(xiàn)存量)達645.2 t/hm2，生物量年平均凈積累6.242 t hm-2a-1[30]。本區(qū)氣候類型屬熱帶季風氣候，水熱資源豐富，區(qū)域年總輻射量為5517.4 MJ/m2，年平均氣溫19.8 ℃，最低月平均氣溫14.8 ℃，≥10℃的年平均積溫7204 ℃，平均相對濕度88%，年平均降水量2449 mm，干濕季明顯。雨季臺風干擾強烈，對海南島有影響的臺風(包括熱帶風暴)，平均每年有8個，其中強臺風每年平均2.7個，年平均登陸臺風2個[31]。80%—90%的雨量集中在5—10月的雨季，暴雨、大暴雨和特大暴雨量占年降水量的68.0%，其中特大暴雨占年降水量范圍在26.8%—60.2%間，年均值 44.4%[32]。

2 研究方法

2.1 土壤樣品采集及分析

在尖峰嶺熱帶山地原始雨林60hm2大樣地內(nèi)，于2013年旱季的3—4月份進行野外土壤采樣，參照 CTFS(Center for Tropical Forest Science)的土壤采樣方案，將整個樣地劃分為1500個20m × 20m的小樣方，再具體劃分為10m × 10m的小方格。在選定采樣點上，分3個剖面層次采取土樣，其中0—10cm(A層)為表土層土壤，10—30cm(B層)為中層土壤，30—60cm(C層)為下層土壤。其中，A層采樣方法為在樣地40m × 40m交叉點周圍 50cm范圍內(nèi)清除土壤表層枯落物和腐殖質(zhì)，然后用荷蘭Eijkelkamp公司產(chǎn)的螺旋式土鉆取一個土壤樣品，再以交叉點為基點，在基點東、西、南、北、東北、西北、東南、西南八個方向中隨機選一個方向，在選定方向上采取距基點2、5 m和15 m位置的土壤樣品，共計1248個土壤樣品；B層采樣方法為在樣地40m × 40m交叉點周圍50cm范圍內(nèi)采取一個土壤樣品，然后以交叉點為基點，以A層選取方向中采取距基點2、5 m和15 m位置中隨機選取兩個點采取土壤樣品，共計832個；C層采樣方法為在樣地40m × 40m交叉點采取一個土壤樣品，然后以交叉點為基點，以B層已選取距基點2、5 m和15 m位置中兩個點中再隨機選取一個點采取土壤樣品，共計416個，3層共取土樣2496份。在挖取每份土樣的同時，用Eijkelkamp公司產(chǎn)的圓狀取土器鉆取土壤環(huán)刀。土壤有機碳含量的測定采用重鉻酸鉀氧化容量法測定，土壤容重采用環(huán)刀法測定。圖1為研究區(qū)熱帶山地雨林原始林動態(tài)監(jiān)測樣地的地形(Ⅰ)及不同層次土壤采樣點A(Ⅱ)、B(Ⅲ)、C(Ⅳ)。

圖1 海南尖峰嶺60hm2熱帶山地雨林原始林動態(tài)監(jiān)測樣地的地形(Ⅰ)及不同層次土壤采樣點A(Ⅱ)、B(Ⅲ)、C(Ⅳ)Fig.1 Topographic map(Ⅰ)，the sampling points of different soil layers A(Ⅱ)、B(Ⅲ)、C(Ⅳ) of the 60hm2 Hainan jianfengling tropical mountain rainforest dynamic plot

2.2 數(shù)據(jù)處理與分析

2.2.1 描述性統(tǒng)計分析

基于本研究樣品數(shù)量較多，采樣點較密，為了保障數(shù)據(jù)的有效性，需要排除個別極端大值和極端小值引起較大的誤差而影響統(tǒng)計數(shù)據(jù)的有效性和穩(wěn)健性。首先，對不同層次土壤有機碳密度數(shù)據(jù)值進行質(zhì)量控制[33],采用四分位數(shù)法計算數(shù)值分布，確定其極端上限值和極端下限值，其中極端上限值計算方法為 (P75-P25)×1.5+P75，極端下限值為P25-(P75-P25)×l.5，式中P75、P25分別為土壤碳含量的第75和第25個百分位數(shù)。然后計算其最大值、最小值、中值、均值、標準差、變異系數(shù)。其次，利用半方差函數(shù)進行空間自相關(guān)分析的變量必須滿足正態(tài)分布，數(shù)據(jù)的非正態(tài)分布會使方差函數(shù)產(chǎn)生比例效應(yīng)，降低估計精度，使某些潛在的特征表現(xiàn)不明顯，因此再對數(shù)據(jù)進行正態(tài)分布檢驗，若不符合正態(tài)分布，則對數(shù)據(jù)進行正態(tài)分布轉(zhuǎn)換。

2.2.2 土壤有機碳密度的計算

土壤有機碳密度是指單位面積內(nèi)一定深度的土壤有機碳儲量。某一土層的有機碳密度SOCi(kg/m2)計算公式如下[3]：

SOCi=Ci×Di×Ei×(1-Gi)/100

(1)

式中，Ci為土壤有機碳含量(%)；Di為容重(g/cm3)；Ei為土層厚度(cm)；Gi為大于2 mm的石礫所占的體積百分比(%)。

2.2.3 地統(tǒng)計學分析

地統(tǒng)計學分析采用半方差函數(shù)γ(h)來描述土壤屬性的空間異質(zhì)性特征，通過半方差函數(shù)計算得到半方差函數(shù)值隨樣本的滯后距增加而變化的散點圖，對散點圖采用球狀模型、指數(shù)模型、高斯模型等理論模型進行擬合。當土壤屬性滿足二階平穩(wěn)假設(shè)和本征假設(shè)時，且樣本空間足夠大，其半方差理論變異函數(shù)γ(h)的計算式[2]為：

(2)

式中,h為兩個采樣點的空間距離，N(h)為空間上具有相同間隔距離h的點對數(shù)目，Z(Xi)和Z(Xi+h)分別為區(qū)域化變量Z(X)在空間位置Xi和Xi+h處的實測值[i=1,2,…,N(h)]。SOCD空間分布格局采用克立格內(nèi)插法進行空間插值。

變異函數(shù)最優(yōu)模型的選取采用交叉驗證法，用均方根誤差RMSE(Root mean square error)和決定系數(shù)判斷最適合的理論模型。上述土壤隨機采樣點的選取、數(shù)據(jù)的描述性統(tǒng)計計算、地統(tǒng)計學分析均在R 3.0.3軟件(http://www.r-project.org/)中完成。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同土層土壤有機碳密度描述性統(tǒng)計分析

基于通過數(shù)據(jù)質(zhì)量控制和有效性分析，分別對3層土壤的1207、806、399組有效數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計計算，得到尖峰嶺熱帶山地雨林60hm2大樣地不同層次土壤有機碳密度的描述性統(tǒng)計結(jié)果(表1)。本研究樣地不同層次土壤有機碳密度均值排序為B(2.782) >A(2.699) >C(2.489)，其中C層變化范圍最大，最大值與最小值之差為4.321；B層其次，為3.915；A層變化范圍與B層相當，為3.817；變異系數(shù)排序為：C(0.338) > B(0.274) >A(0.257)，均屬中等強度變異。同時對土壤有機碳不同層次均值進行方差分析，結(jié)果表明：A、B兩層土壤有機碳密度無顯著性差異，與C層比較差異顯著(P<0.05)。

3.2 不同層次土壤有機碳密度空間異質(zhì)性

土壤并非是一個勻質(zhì)體，而是一個時空連續(xù)的變異體，具有高度的空間異質(zhì)性。地統(tǒng)計學不僅可以有效揭示土壤屬性在空間上的分布變異特征，而且能夠?qū)⑵淇臻g分布格局與相應(yīng)的生態(tài)學過程結(jié)合起來，從而有效地解釋空間格局對生態(tài)過程與功能的影響。半方差函數(shù)γ(h)反映了不同距離間土壤屬性的方差變化，可用于揭示區(qū)域化變量在整個研究尺度上的空間變異格局。

表1 不同層次土壤有機碳密度/(kg/m2)Table 1 Descriptive statistics characteristics for soil organic carbon density of different layers

基于地統(tǒng)計學分析[2, 34]表明：本樣地不同層次SOCD空間變異特征模型分別采用指數(shù)模型、球狀模型、球狀模型描述時模型擬合程度最高(圖2)，決定系數(shù)分別達到A(0.950)、B(0.938)、C(0.897)(表2)。半變異函數(shù)γ(h)通常包括塊金值(C0)、基臺值(C0+C)、變程(a)等3個重要參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)結(jié)果評價土壤空間差異性特征。塊金值C0表示隨機性因素引起的空間變異，C0越大說明較小尺度上的某些過程不能忽視；基臺值(C0+C)表示結(jié)構(gòu)性因素和隨機性因素引起的系統(tǒng)總變異。塊金值與基臺值比值反映了隨機部分引起的變異占總變異的比例，C0/C0+C比值<25%時，空間相關(guān)性強；在25%—75%之間時，具有中等程度的空間相關(guān)性；>75%時，空間相關(guān)性較弱。

圖2 不同層次土壤有機碳密度半方差函數(shù)理論模型的擬合Fig.2 Semivariograms of different layers of soil organic carbon density

表2 不同層次土壤有機碳密度半變異函數(shù)模型及參數(shù)Table 2 Semivariogram theoretical models and parameters for different layers of soil organic carbon density

由表2可知，A(51.2%)、B(70.8%)兩層具有中等程度的空間相關(guān)性，但B層結(jié)構(gòu)比大于A層；C層(88.2%)空間結(jié)構(gòu)比較大，具有較弱的空間相關(guān)性。變程a是指在一定研究尺度內(nèi)，半變異函數(shù)值達到基臺值時所對應(yīng)的距離，它表明土壤屬性的空間自相關(guān)范圍。在變程范圍內(nèi)，樣點間的距離越小，其空間相關(guān)性越大；當取樣距離大于這個距離時，土壤屬性的空間分布則是隨機的。表2表明A、B和C層分別在54.2、70.9 m和97.2 m范圍內(nèi)具有空間相關(guān)性。

3.3 不同層次土壤有機碳密度的空間分布格局

基于Kriging插值法，通過對測得的土壤有機碳密度數(shù)據(jù)進行插值計算，可繪制不同層次土壤有機碳密度的空間分布圖(圖3)，能夠更加直觀地顯示不同層次土壤有機碳密度空間分布格局的差異。本研究樣地A、B兩層土壤有機碳密度值均呈現(xiàn)一定的斑塊狀分布，高值多出現(xiàn)在樣地山脊線的樣方內(nèi)，低值多出現(xiàn)在斜坡或溝谷樣方，說明地形是影響土壤有機碳密度空間分布的一個重要因素；C層土壤有機碳密度的空間分布呈較連續(xù)的條帶狀分布，具有相對較弱的空間相關(guān)性。對3層土壤有機碳密度person相關(guān)性檢驗(P<0.05)表明，B&C(0.61)>A&B(0.54)>A&C(0.49)。

圖3 不同層次土壤有機碳密度空間分布格局Fig.3 Spatial distribution of different layers of soil organic carbon density

4 討論

空間上的結(jié)構(gòu)性和等級特征是生態(tài)學系統(tǒng)的一個重要屬性，沒有空間上的結(jié)構(gòu)性就沒有生態(tài)學系統(tǒng)的功能[35]。無論從區(qū)域尺度還是中小尺度，都普遍存在土壤性質(zhì)的空間變異[2, 34, 36]，地統(tǒng)計學方法是定量研究上述問題的一個有力工具，土壤有機碳密度的空間分布包含兩方面的內(nèi)容：一是指其垂直方向上隨土壤深度的變化；另一是指其水平方向上隨不同地理位置的變化，海南尖峰嶺熱帶山地雨林60hm2大樣地不同層次土壤有機碳密度都存在一定程度的空間異質(zhì)性。

通過以上兩方面研究，在本研究尺度下得出以下幾點結(jié)論：

(1) A(0—10cm)、B(10—30cm)和C(30—60cm)3層土壤有機碳平均密度分別為2.699、2.782、2.434 kg/m2，A、B兩層差異性不顯著，與C層差異性顯著(P<0.05)。本研究樣地中土壤表層(A層)平均有機碳密度高于西雙版納表層(0—10cm)土壤有機碳密度(2.11 kg/m2)，低于鼎湖山(2.88 kg/m2)、哀牢山(5.16 kg/m2)、長白山(4.78 kg/m2)土壤有機碳密度[37]?？赡苁怯梢韵聨讉€因素綜合作用引起：1) 一般低緯度濕熱的雨林年枯枝落葉量較大，高緯度山地森林的較小，溫帶和寒溫帶森林的居中，但高溫多濕的氣候使土壤微生物活動加劇，土壤呼吸速率較高，土壤中的有機物質(zhì)分解相對較快[38]。同時熱帶林植被茂密，物種多樣性豐富，大量營養(yǎng)從土壤中轉(zhuǎn)移到植物體中，形成了較大的植被碳庫；2) 海南經(jīng)常受臺風干擾，臺風帶來的暴雨等降水形成的雨滴擊濺作用使土壤結(jié)構(gòu)和土壤團聚體遭到一定程度的破壞，土壤團聚體的穩(wěn)定性減弱，使被結(jié)合在土壤團聚體內(nèi)部的活性有機碳暴露出來被釋放分解，打破了原有的活性碳與穩(wěn)定態(tài)碳之間的平衡，使穩(wěn)定態(tài)碳不斷地被轉(zhuǎn)化和分解[39]。在不同的土壤深度層，土壤的物理性質(zhì)和生物因素影響不同，一般隨著土壤深度的增加，土壤有機碳穩(wěn)定性增強，含量逐漸降低。本研究中土壤0—10cm (10cm)平均有機碳密度2.699 kg/m2，10—30cm (20cm)為2.782 kg/m2，30—60cm (30cm)為2.434 kg/m2，符合隨著土壤深度的增加，土壤有機碳的含量逐漸減低的趨勢。C層位于土壤底層，較之A、B兩層受凋落物分解、植被根系和土壤動物活動影響較小，且土壤母質(zhì)比較穩(wěn)定，通透性差，相對板結(jié)，有機質(zhì)分解速率低。且Person 相關(guān)性分析表明不同層次SOCD之間具有不同的相關(guān)性：A層與B層、A層與C層之間的相關(guān)性要小于B層和C層之間的相關(guān)性，說明熱帶雨林SOCD表層與下層受到不同生態(tài)過程的控制。

(2) 不同層次SOCD的水平分布均有明顯的空間結(jié)構(gòu)，模型交叉驗證結(jié)果表明：A層擬合的半方差函數(shù)最適模型為指數(shù)模型，B、C兩層為球狀模型。變程分別為：54.2、70.9、97.2 m；塊金值與基臺值比值分別為：0.512、0.708、0.882。模型變程、空間結(jié)構(gòu)比和普通克里格插值繪制的空間分布輪廓圖均表明：A、B兩層SOCD具有中等程度的空間相關(guān)性，呈一定的斑塊狀分布；C層空間結(jié)構(gòu)比較大，空間分布較A、B層連續(xù)，具有較弱的空間相關(guān)性，呈條帶狀分布。說明隨著土層深度的增加，土壤有機碳密度空間變異性減弱，A、B兩層SOCD主要受氣候、土壤母質(zhì)、地形等自然因素(結(jié)構(gòu)性變異)的影響，C層空間變異是結(jié)構(gòu)性因素和隨機性因素共同作用的結(jié)果，在小尺度范圍具有更明顯的空間異質(zhì)性。

(3) 地形引起的水熱分配是影響不同層次土壤有機碳密度空間分布格局的一個重要因素。山脊線樣方土壤表層有機碳含量相對較高，山坡、山谷含量相對較低，表明地形是影響土壤有機碳密度空間分布的一個重要因素。這可能是由于臺風侵襲造成樣地倒木多，尤其是位于山頂較高樣方內(nèi)的植被，倒木的腐爛進一步增加了山頂土壤有機碳含量的增加。同時，坡頂光照強度大，植被光合作用相對較強，從而使更多的光合產(chǎn)物分配到植物的根系，促進其根系生長和根的分泌物增加，因此促進了碳向地下部分的輸入[40-41];而坡度、坡向等地形因素在一定程度上影響光合作用，繼而影響到植物生產(chǎn)力和凋落物歸還量及其分解，土壤有機碳的含量存在差異。

致謝：感謝復(fù)旦大學周旭輝教授對本文寫作的幫助。

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Spatial distribution characteristics of soil organic carbon density in a tropical mountain rainforest of Jianfengling, Hainan Island, China

GUO Xiaowei，LUO Tushou*,LI Yide,XU Han,CHEN Dexiang, LIN Mingxian, ZHOU Zhang, YANG Huai

ResearchInstitudeofTropicalForestry,ChineseAcademyofForestry,JianfenglingLong-termResearchStationforTropicalForestEcosystem,Guangzhou510520,China

Forest soil organic carbon (SOC) is the main component of the terrestrial carbon reservoir, and plays a crucial role in the Earth's carbon cycle. This study aimed to quantify the spatial heterogeneity and distribution patterns of SOC density. The study was conducted in a 60hm2forest plot in a tropical mountain rainforest of Jianfengling, Hainan Island, China, using field investigation, laboratory analysis, and geostatistical methods. The results showed that the mean SOC density at different soil profile depths (A [0—10cm], B [10—30cm], and C [30—60cm]) was 2.699, 2.782, 2.434 kg/m2, respectively. The differences for A versus C and, B versus C layers were statistically significant (P< 0.05), but there was no significant difference between A and B layers (P> 0.05). Cross-validation results showed that the most fitted models for SOC density at different layers was exponential for A and spherical for B and C. The ranges of SOC density were 54.2 m, 70.9 m, and 97.2 m for A, B, and C, respectively, while the Nugget:Sill ratios were 0.512, 0.708, and 0.882, respectively. This result implies that SOC density is moderately variable for A and B, but weakly variable for C. Thus, SOC had more significant spatial variability at the small scale.Pearson correlation analysis showed that the correlation coefficients for A versus C and B versus C were less than that between B and C, indicating that different ecological processes may regulate SOC density across surface and subsurface soil layers. Ordinary Kriging interpolation showed that A and B soil layers had moderate spatial autocorrelation, whereas the C layer had weak spatial autocorrelation. Meanwhile, the contour maps produced scattered spatial distributions for the A and B layers, but a banded distribution for the C layer. Topography-induced water and heat distribution may represent an important factor affecting the spatial distribution patterns of SOC density in different soil layers.

soil organic carbon; spatial heterogeneity; geostatistics; tropical mountain rainforest; Hainan Island

林業(yè)公益性行業(yè)科研專項經(jīng)費課題(201104008, 201104057, 201104009)

2014- 04- 18; < class="emphasis_bold">網(wǎng)絡(luò)出版日期:

日期:2015- 05- 18

10.5846/stxb201404180761

*通訊作者Corresponding author.E-mail:luots@ritf.ac.cn

郭曉偉，駱土壽,李意德，許涵，陳德祥，林明獻，周璋，楊懷.海南尖峰嶺熱帶山地雨林土壤有機碳密度空間分布特征.生態(tài)學報,2015,35(23):7878- 7886.

Guo X W，Luo T S,Li Y D,Xu H,Chen D X, Lin M X, Zhou Z, Yang H.Spatial distribution characteristics of soil organic carbon density in a tropical mountain rainforest of Jianfengling, Hainan Island, China.Acta Ecologica Sinica,2015,35(23):7878- 7886.