孫忠祥 李 勇 趙云澤 黃元仿,2 郭孝理 曹 夢(mèng)

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院， 北京 100193； 2.國(guó)土資源部農(nóng)用地質(zhì)量與監(jiān)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100035)

0 引言

近年來(lái)，國(guó)際社會(huì)不斷尋找控制氣候變化的最佳途徑，土壤固碳效應(yīng)被廣泛認(rèn)為是能夠延緩全球氣候變化的有效措施之一[1-2]。在研究全球碳循環(huán)方面，土壤學(xué)常用的土壤有機(jī)碳含量單位是g/kg，沒(méi)有包含面積的概念，土壤有機(jī)碳密度(Soil organic carbon density，SOCD)是指單位面積一定深度的土層中土壤有機(jī)碳的儲(chǔ)量，是表征土壤質(zhì)量及陸地生態(tài)系統(tǒng)對(duì)全球氣候變化貢獻(xiàn)和衡量土壤中有機(jī)碳儲(chǔ)量的重要指標(biāo)[3]。0～40 cm土層是土壤變動(dòng)較為頻繁的部分，其有機(jī)碳也最容易受到氣候等環(huán)境因素的影響。我國(guó)東北和黃淮海旱地作物種植區(qū)從北到南，土壤類型復(fù)雜，土壤性質(zhì)差異巨大，因此明確其SOCD空間分布特征和影響因素對(duì)科學(xué)制定固碳減排政策十分重要。

圖1 旱作區(qū)采樣點(diǎn)分布圖Fig.1 Distribution map of sampling points in dry farming region

已有研究表明：氣候在土壤有機(jī)碳含量的分布過(guò)程中起著重要的作用，而在土壤有機(jī)碳的輸入與分解過(guò)程中起作用的氣候因子主要是溫度和降水[4]；土壤質(zhì)地對(duì)于土壤有機(jī)碳的影響也是巨大的，土壤黏粒結(jié)構(gòu)可以與土壤有機(jī)碳形成有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合體，進(jìn)而保護(hù)土壤有機(jī)碳不被土壤微生物分解[5]；土壤所在區(qū)域的地理環(huán)境背景不同，影響土壤有機(jī)碳的主導(dǎo)因素就會(huì)不同[6]。目前研究對(duì)以下2個(gè)方面較少關(guān)注：①當(dāng)前有關(guān)土壤屬性空間分布的研究，主要集中在二維空間[7]，土壤性質(zhì)在垂直方向上是連續(xù)的，如果忽略了垂直方向的影響，對(duì)于研究不同土層的土壤性質(zhì)是有缺陷的[8-9]。②目前宏觀尺度上關(guān)于土壤有機(jī)碳含量分布的主要影響因素及其控制過(guò)程仍了解很少，以常規(guī)線性回歸模型擬合空間數(shù)據(jù)，其估計(jì)參數(shù)僅能反映區(qū)域總體的平均狀況，并不能反映出局部的地區(qū)特征情況[10]。

針對(duì)當(dāng)前該領(lǐng)域的研究不足，本文通過(guò)2017年采集的土壤樣品進(jìn)行測(cè)試分析，結(jié)合中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)的氣象數(shù)據(jù)，對(duì)旱作區(qū)0～40 cm土層SOCD進(jìn)行計(jì)算，對(duì)SOCD空間分布進(jìn)行三維模擬，深入分析不同空間SOCD與氣候和黏粒含量的相關(guān)性，以期為制定農(nóng)田土壤管理政策、促進(jìn)土壤碳固定和減少碳損失提供科學(xué)依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)處理

以地形坡度小于5°、1 km2網(wǎng)格內(nèi)旱地占耕地比在40%以上作為劃分依據(jù)，界定了旱作區(qū)內(nèi)涵與范圍(圖1)，研究區(qū)年降水量300～900 mm、年平均氣溫2～16℃。依據(jù)年降水量和年平均氣溫將研究區(qū)分為東北旱作區(qū)和黃淮海旱作區(qū)。其中東北旱作區(qū)主要土壤類型為黑土和黑鈣土，黃淮海旱作區(qū)主要為潮土、褐土和砂姜黑土。研究區(qū)耕地破碎度小且耕作條件良好，主要種植玉米、小麥等糧食作物和大豆、甜菜等經(jīng)濟(jì)作物，是中國(guó)重要旱作作物種植區(qū)及商品糧基地。

實(shí)施網(wǎng)格采樣(網(wǎng)格大小為1 km×1 km)，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)土壤類型、土壤顆粒組成與耕地質(zhì)量等級(jí)(原則上高、中、低產(chǎn)田上均有若干樣點(diǎn)分布)進(jìn)行分層抽樣。采樣層次為0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm和30～40 cm，為保證樣品的代表性，每個(gè)樣點(diǎn)均在中心點(diǎn)和相鄰的2個(gè)角采集分層土樣，并將同一深度土樣混合組成待測(cè)樣品，其中容重土樣用容重鉆分層采集。實(shí)際完成402個(gè)位置1 608個(gè)樣品(圖1)，采樣時(shí)間為2017年，采回的土樣混勻后經(jīng)自然風(fēng)干、研磨、過(guò)篩后分析測(cè)定其有機(jī)質(zhì)含量、容重和質(zhì)地，測(cè)試方法分別為重鉻酸鉀外加熱法、環(huán)刀法和激光粒度儀法。根據(jù)南京土壤研究所提供的1∶100萬(wàn)尺度土壤類型圖提取了每個(gè)采樣點(diǎn)的土壤類型。根據(jù)中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)的氣象數(shù)據(jù)，以距離每個(gè)采樣點(diǎn)最近的氣象站為依據(jù)，分別統(tǒng)計(jì)了各采樣點(diǎn)年平均氣溫與年平均降水量。

1.2 研究方法

根據(jù)2017年分層采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算了旱作區(qū)SOCD，采用反距離加權(quán)法模擬了SOCD空間三維分布特征，用地理加權(quán)回歸分析了SOCD的影響因素，用方差分解分析了影響因素的驅(qū)動(dòng)作用。

1.2.1土壤有機(jī)碳密度

一般認(rèn)為，SOCD是由有機(jī)碳含量、礫石(粒徑大于2 mm)含量和容重共同決定的，有研究認(rèn)為中國(guó)農(nóng)業(yè)土壤經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期人為的耕作熟化，耕層中粒徑大于2 mm 的礫石含量可能不大[11]，而旱作區(qū)為平原區(qū)域，大于2 mm 的礫石含量可以忽略不計(jì)。用計(jì)算出的有機(jī)質(zhì)含量乘以Bemmelen換算系數(shù)(0.58)得到該土層有機(jī)碳含量。某一土層i的有機(jī)碳密度計(jì)算公式為

(1)

式中Oi——土壤有機(jī)質(zhì)含量,g/kg

Di——容重,g/cm3

Ei——土層厚度,cm

SOCDi——有機(jī)碳密度，kg/m2

1.2.2三維空間插值

土壤是一個(gè)連續(xù)的三維實(shí)體，土壤屬性在各個(gè)方向上即使在很短的距離內(nèi)變異也非常大[12]。對(duì)研究區(qū)SOCD空間分布進(jìn)行三維模擬，以圖形圖像方式直觀展示SOCD的三維空間分布，與二維空間分布圖相比，其表達(dá)的信息量更加豐富，可以同時(shí)獲取SOCD在水平方向和垂直方向的空間分布信息，并可對(duì)其進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、平移、放大、縮小、切割等，直觀展示任意土體切面的SOCD分布。吳亞坤等[13]分別采用三維反距離加權(quán)法和二維分層反距離加權(quán)法對(duì)南疆巴州典型綠洲區(qū)土壤全鹽量進(jìn)行了空間插值，結(jié)果表明三維插值結(jié)果精度較高。由于沖積平原區(qū)土壤屬性在垂直方向上的變化非常復(fù)雜，當(dāng)水平方向的取樣間距遠(yuǎn)大于垂直方向的取樣間距時(shí)，與傳統(tǒng)的克里格法相比，反距離加權(quán)法( Inverse distance weighting，IDW)更能準(zhǔn)確地描述土壤屬性的空間分布特征，采用三維反距離加權(quán)法進(jìn)行區(qū)域SOCD三維空間分布的估值，其中權(quán)重系數(shù)采用Shepards方法計(jì)算[14-15]，公式為

(2)

其中

(3)

(4)

式中V——待估點(diǎn)的屬性值，對(duì)應(yīng)坐標(biāo)為(x,y,z)

vi——已知觀測(cè)點(diǎn)的屬性值，對(duì)應(yīng)坐標(biāo)為(xi,yi,zi)

wi——對(duì)應(yīng)已知點(diǎn)的權(quán)重系數(shù)

hi——未知點(diǎn)到已知點(diǎn)的距離

D——參與計(jì)算的n個(gè)已知點(diǎn)到未知點(diǎn)距離的最大值

1.2.3地理加權(quán)回歸

地理加權(quán)回歸模型是由地理學(xué)家FORTHERINGHAM等提出的一種新的空間局部回歸方法[16-17]，其模型的一般形式為

(5)

式中y(u)——在位置u的因變量值

xk(u)——位置u的第k個(gè)協(xié)變量的值

β0(u)——截距項(xiàng)

βk(u)——第k個(gè)協(xié)變量的回歸系數(shù)

p——協(xié)變量的個(gè)數(shù)

ε(u)——位置u的隨機(jī)誤差項(xiàng)

1.2.4數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 20.0軟件完成數(shù)據(jù)的常規(guī)統(tǒng)計(jì)、方差分析等。數(shù)據(jù)三維插值在GMS 10.3軟件中進(jìn)行(具體操作過(guò)程可進(jìn)一步參照文獻(xiàn)[18])，由于x、y跨度較大，而垂直方向(z)范圍較小，為獲得更佳的可視化效果，在成圖時(shí)，將垂直方向均放大1 000 000倍。影響因素的貢獻(xiàn)率借助于Canoco 5線性模型的冗余分析(Redundancy analysis，RDA)，影響因素的地理加權(quán)回歸分析采用ArcGIS 10.5 軟件的地統(tǒng)計(jì)學(xué)模塊(Geostatistical analyst)。

2 結(jié)果與分析

2.1 SOCD描述性統(tǒng)計(jì)特征

采用SPSS 20.0軟件，對(duì)各層SOCD進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，其中Levine’s方差齊次性檢驗(yàn)表明4組(層次)SOCD數(shù)據(jù)均滿足方差齊性，故兩兩比較采用最小顯著性差異方法(Least-significant difference，LSD)。

由表1可看出，在0～40 cm深度的SOCD中，最大值為18.54 kg/m2，最小值為1.22 kg/m2，平均值為5.86 kg/m2，通過(guò)各層SOCD可以看出，隨著土壤深度的逐漸增加，研究區(qū)SOCD均值逐漸減少，最大值為5.54 kg/m2，最小值僅為0.09 kg/m2，自上而下4層SOCD變化范圍分別為(1.76±0.74) kg/m2，(1.60±0.85) kg/m2，(1.22±0.76) kg/m2，(1.02±0.67) kg/m2，不同層次土壤之間均存在顯著性差異。自上而下4個(gè)土層SOCD變異系數(shù)分別為42.30%、52.94%、61.95%、65.98%，按照一般的對(duì)變異系數(shù)的評(píng)價(jià)[19]，研究區(qū)4個(gè)土層SOCD均呈中等空間變異，變異系數(shù)越小，變異程度越小，因此上層SOCD變異程度小于下層。

表1 不同土層SOCD描述性統(tǒng)計(jì)特征Tab.1 Descriptive statistical characteristics of soil organic carbon density in different soil layers

注：同列不同小寫(xiě)字母表示顯著性差異(P<0.05)，N為采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)，下同。

2.2 SOCD空間分布特征

2.2.1SOCD空間三維模擬

基于旱作區(qū)SOCD，對(duì)0～40 cm土層的SOCD進(jìn)行三維空間模擬，x、y方向分別為500個(gè)柵格，z方向?yàn)?個(gè)柵格。因?qū)嶋H研究范圍邊界不是標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格型，故插值后先將邊界外的值去掉。

圖2 旱作區(qū)SOCD三維空間模擬及各層分布Fig.2 Three-dimensional spatial simulation and distribution of soil organic carbon density in dry farming region

由圖2a可以看出，0～40 cm各層深度的旱作區(qū)SOCD整體呈東北高、西南低趨勢(shì)，均值為1.47 kg/m2，最高為5.54 kg/m2、最低為0.09 kg/m2。其中東北旱作區(qū)SOCD平均值為1.90 kg/m2，黃淮海旱作區(qū)為1.14 kg/m2。在遼寧省西部和黃淮海平原的大部分旱作區(qū)，20～40 cm深度的SOCD明顯小于0～20 cm深度的SOCD。

將圖2a中 0～40 cm的三維模擬圖分層顯示，可以看出：在0～10 cm土層中，東北旱作區(qū)SOCD平均值為1.99 kg/m2，黃淮海旱作區(qū)為1.64 kg/m2，是東北旱作區(qū)的82%；在10～20 cm土層中，東北旱作區(qū)SOCD平均值為2.18 kg/m2，黃淮海旱作區(qū)為1.31 kg/m2，是東北旱作區(qū)的60%；在20～30 cm土層中，東北旱作區(qū)SOCD平均值為1.84 kg/m2，黃淮海旱作區(qū)為0.91 kg/m2，是東北旱作區(qū)的49%；在30～40 cm土層中，東北旱作區(qū)SOCD平均值為1.60 kg/m2，黃淮海旱作區(qū)為0.72 kg/m2，是東北旱作區(qū)的45%。隨著土層深度的增加，東北旱作區(qū)的SOCD變化較小，都處于相對(duì)較高的水平，而黃淮海旱作區(qū)的SOCD下降明顯，30～40 cm深度的SOCD普遍低于1 kg/m2。

2.2.2SOCD在各土壤類型的分布特征

土壤類型是土壤有機(jī)碳空間分布的一個(gè)相關(guān)因子，在全球和國(guó)家尺度的土壤有機(jī)碳研究中，多以土壤類型的圖斑作為土壤有機(jī)碳的基本空間分布單元并結(jié)合一定深度的土壤剖面進(jìn)行碳庫(kù)估算[20]。本文根據(jù)每個(gè)采樣點(diǎn)的土壤類型，計(jì)算了每個(gè)采樣點(diǎn)各層SOCD。

從表2可看出，不同土壤類型的SOCD差別較大。在主要的7個(gè)土壤類型中，0～40 cm深度的SOCD平均值為5.86 kg/m2，其中草甸土的SOCD最大，為9.69 kg/m2，其次為黑土、黑鈣土、砂姜黑土、褐土和棕壤，潮土的SOCD最低，僅為4.15 kg/m2。在0～10 cm土層中，草甸土SOCD最大，為2.62 kg/m2，其次為黑土、砂姜黑土、褐土、黑鈣土和潮土，棕壤的SOCD最低，僅為1.30 kg/m2；在10～20 cm土層中，草甸土的SOCD最大，為2.83 kg/m2，其次為黑土、黑鈣土、砂姜黑土、褐土和棕壤，潮土的SOCD最低，僅為1.17 kg/m2；在20～30 cm土層中，草甸土的SOCD最大，為2.27 kg/m2，其次為黑土、黑鈣土、砂姜黑土、褐土和棕壤，潮土的SOCD最低，僅為0.82 kg/m2；在30～40 cm土層中，草甸土的SOCD最大，為1.97 kg/m2，其次為黑土、黑鈣土、砂姜黑土、棕壤和褐土，潮土SOCD最低，僅為0.68 kg/m2。除黑土和草甸土在0～10 cm至10～20 cm的SOCD增加外，其余各土壤類型的SOCD均隨著土壤深度的增加而降低。從0～20 cm SOCD占0～40 cm的百分比來(lái)看，平均值為59.71%，其中砂姜黑土占比最高，為64.47%，其次為潮土、褐土、草甸土、棕壤和黑鈣土，黑土的占比最低，僅為54.53%。

表2 主要土壤類型各層的SOCD分布Tab.2 Soil organic carbon density distribution of major soil types in each layer

2.3 SOCD的影響因素

2.3.1影響因素的驅(qū)動(dòng)力分析

已有研究表明氣候(溫度、降水)和土壤黏粒含量在土壤有機(jī)碳含量的分布過(guò)程中起著重要的作用[3-4]，由于土壤類型本身包含著成土過(guò)程中的氣候、成土母質(zhì)等因素，所以在此不單獨(dú)做分析。通過(guò)方差分解分析來(lái)探究氣候(年平均氣溫、年降水量)和黏粒含量對(duì)SOCD的影響程度，結(jié)果如圖3所示。氣候與黏粒含量對(duì)0～40 cm深度SOCD的總解釋度達(dá)到49.9%，其中氣候的解釋度最高(25.6%)。在不同土層中可看出，氣候與黏粒含量對(duì)0～10 cm深度的SOCD解釋度最小，僅為26.3%，但是黏粒含量對(duì)該層SOCD解釋度最高，達(dá)到13.2%。隨著土層深度的增加，氣候和黏粒含量對(duì)SOCD的解釋度呈增大的趨勢(shì)，其中氣候因素的解釋度不斷增大，而黏粒含量的解釋度一直在降低。

圖3 不同因素對(duì)SOCD的方差分解分析Fig.3 Variance decomposition analyses of soil organic carbon density on different factors

2.3.2基于地理加權(quán)回歸的空間相關(guān)性分析

為研究各指標(biāo)對(duì)SOCD的影響程度，采用地理加權(quán)回歸的方法，研究年平均氣溫、年降水量、黏粒含量對(duì)不同空間各層SOCD的影響程度。地理加權(quán)回歸方法針對(duì)每一個(gè)坐標(biāo)位置點(diǎn)都有相對(duì)應(yīng)的參數(shù)，獲得不同地理位置上各影響因子的影響程度，可以更加準(zhǔn)確地分析SOCD與其各影響因子之間的內(nèi)在聯(lián)系[21]。

由圖4可以看出，各指標(biāo)對(duì)應(yīng)的地理加權(quán)局部回歸系數(shù)的空間分布，結(jié)果顯示：年平均氣溫與SOCD呈負(fù)相關(guān)性，在0～40 cm深度的土壤中回歸系數(shù)較高，整體范圍在-0.92～-0.05之間，平均值為-0.39。在空間上可以看出，黑龍江省東北部的三江平原旱作區(qū)回歸系數(shù)最高，范圍在-0.92～-0.63之間，黑龍江省中部、吉林省、遼寧省其次，華北旱作區(qū)的回歸系數(shù)較低，大于-0.50。在各深度土層中，10～20 cm深度的回歸系數(shù)相對(duì)較高。在不同區(qū)域，不同深度土層中，年降水量與SOCD的回歸系數(shù)呈東北旱作區(qū)高，黃淮海旱作區(qū)低的趨勢(shì)，但都低于0.01，相關(guān)性很低。黏粒含量與SOCD呈正相關(guān)性，整體范圍在0.16～0.49之間，平均值為0.38，在0～40 cm深度的土壤中回歸系數(shù)平均值與氣溫相當(dāng)，但是變化范圍較小，回歸系數(shù)在空間上分布與氣溫相似，在各深度土層中，0～30 cm深度的各土層之間回歸系數(shù)差別不大，30～40 cm深度的回歸系數(shù)小于0.05。

圖4 SOCD與年平均氣溫、年降水量和黏粒含量回歸系數(shù)的空間分布Fig.4 Spatial distributions of relationship between soil organic carbon density and temperature, precipitation and clay content

3 討論

SOCD隨著土壤深度的增加而降低，這是因?yàn)橥馏w的表層部分人類活動(dòng)和動(dòng)植物活動(dòng)較為頻繁，特別是近年來(lái)，隨著有機(jī)肥的增施，SOCD相對(duì)較高[22-23]。0～40 cm深度的旱作區(qū)SOCD呈東北高、西南低的趨勢(shì)，隨著土層深度的增加，東北旱作區(qū)的SOCD變化較小，都處于相對(duì)較高的水平，而黃淮海旱作區(qū)的SOCD下降明顯，這主要是因?yàn)闁|北旱作區(qū)溫度較低，有機(jī)碳礦化速率較慢，利于有機(jī)碳的積累，并且黑龍江旱作區(qū)黑土層較厚，所以0～40 cm垂直方向上SOCD下降不明顯(表1)。研究區(qū)上層SOCD變異程度小于下層，這可能是因?yàn)檠芯繀^(qū)域范圍較大，南北氣候差別較人為耕作施肥差別更大，下層SOCD更容易受氣候的影響，而上層土壤更容易受到人為耕作施肥的影響。不同類型土壤的SOCD差別較大，這是因?yàn)椴煌寥李愋偷耐寥莱赏镰h(huán)境不同[24]，旱作區(qū)從北向南，主要土壤類型依次為黑土、草甸土、黑鈣土、棕壤、褐土、潮土、砂姜黑土，年平均氣溫逐漸升高，有機(jī)碳輸出大于輸入。

氣候與黏粒含量對(duì)0～40 cm深度SOCD的總解釋度達(dá)到49.9%，其中氣候的解釋度最高(25.6%)。說(shuō)明氣候是旱作區(qū)SOCD的主要影響因素，這也與SINGH等[4]研究結(jié)果相同。隨著土層深度的增加，氣候和黏粒含量對(duì)SOCD的解釋度呈增大趨勢(shì)，其中氣候因素的解釋度不斷增大，而黏粒含量的解釋度一直在減小。這可能是因?yàn)橥寥辣韺覵OCD更容易受到人為耕作和施肥因素的影響，而深層土壤受人為因素影響較少，所以隨著土層深度的增加氣候因素的解釋度越來(lái)越大。

年平均氣溫與SOCD呈負(fù)相關(guān)性，這主要是因?yàn)闅鉁乜蓪?dǎo)致土壤有機(jī)碳的釋放量發(fā)生變動(dòng)[25]，隨著緯度的升高，年平均氣溫降低，植物生長(zhǎng)較為緩慢，微生物活性也相對(duì)較低，有機(jī)碳的輸入大于輸出。隨著緯度的降低，年平均氣溫升高，植物生長(zhǎng)較為旺盛，微生物活性也相對(duì)較強(qiáng)，有機(jī)碳的輸入量較大，但是微生物對(duì)有機(jī)碳的分解量遠(yuǎn)大于其輸入量，微生物是土壤有機(jī)碳分解和轉(zhuǎn)化的主要驅(qū)動(dòng)力，在一定的溫度范圍內(nèi)，土壤微生物活性隨著氣溫的提高而升高，土壤有機(jī)碳分解就越快，因此，在一定范圍內(nèi)，土壤有機(jī)碳含量與年平均氣溫呈顯著負(fù)相關(guān)，年積溫越高，土壤有機(jī)碳含量越低[26-27]。在空間上黑龍江東北部回歸系數(shù)最高，黑龍江中部、吉林、遼寧其次，華北旱作區(qū)的回歸系數(shù)較低，這是因?yàn)闁|北旱作區(qū)比較寒冷，氣溫的增加對(duì)微生物的活性影響較大。在不同區(qū)域，不同深度土層中，降水量與SOCD的系數(shù)都低于0.01，這可能是由于旱作區(qū)的整體降水量都在300～900 mm之間，年降水量適中，因此年降水量不是旱作區(qū)SOCD的主要影響因素。黏粒含量與SOCD呈正相關(guān)性，這是因?yàn)楫?dāng)土壤黏粒含量高時(shí)，土壤質(zhì)地重，通氣性差，土壤含水率也較高，好氣微生物的活動(dòng)在一定程度上受到抑制，致使有機(jī)質(zhì)分解緩慢，容易積累；而輕質(zhì)地土壤，保蓄力弱，養(yǎng)分流失量大，土體內(nèi)常常是氣多水少，微生物對(duì)有機(jī)質(zhì)分解很旺盛，有機(jī)質(zhì)不易積累[5-28]。

4 結(jié)論

(1)旱作區(qū)2017年SOCD在空間上從南到北不斷增加，其中黑龍江東北部SOCD最大。就40 cm深度的SOCD而言，草甸土的SOCD最大，潮土最低。隨著土層深度的增加，SOCD不斷下降，其中東北旱作區(qū)南部、黃淮海旱作區(qū)下降最為明顯。

(2)氣候是旱作區(qū)SOCD的主要影響因素。隨著土層深度的增加，氣候和黏粒含量對(duì)SOCD的解釋度呈增大的趨勢(shì)，其中氣候因素的解釋度不斷增大，而黏粒含量的解釋度一直在減小。

(3)年平均氣溫與SOCD呈負(fù)相關(guān)性，在空間上可以看出，黑龍江東北部旱作區(qū)回歸系數(shù)最高，黑龍江中部、吉林、遼寧其次，華北旱作區(qū)的回歸系數(shù)較低。在各深度土層中，10～20 cm深度的回歸系數(shù)相對(duì)較低。在不同區(qū)域，不同深度土層中，年降水量與SOCD的回歸系數(shù)都低于0.01，相關(guān)性很小。黏粒含量與SOCD呈正相關(guān)性，在0～40 cm深度的土壤中回歸系數(shù)平均值與氣溫相當(dāng)，但是變化范圍較小，在空間上回歸系數(shù)分布與氣溫相似。