近30年海南岛土壤有机质时空变异特征及成因分析

【目的】 土壤有机质（SOM）是评价土壤肥力和土壤碳库的重要指标。由于复杂的成土过程及人类活动的影响,SOM通常存在较强的时空变异性。研究SOM的时空变异特征可为农业种植结构调整、应对全球气候变化提供重要参考依据。【方法】以海南岛为研究区域,通过资料收集、野外调查、采样与分析获取全国第二次土壤普查（1980s）和2012年0—20 cm土层SOM含量数据,首先采用随机森林模型分别对两个时期训练集410个、128个样点SOM空间分布规律进行预测,并通过验证集103个、32个验证点对模型精度进行验证;采用统计学方法,结合农业统计数据,研究时隔30年海南岛不同土地利用类型SOM时空变异特征,并对驱动因素进行探讨。【结果】1980s SOM含量均值为20.57 g·kg ^-1,呈现出从西南向东北降低的空间分布趋势,全岛SOM含量主要集中在15—20和20—30 g·kg ^-1两个等级,共占全岛面积的75.29%;2012年SOM含量均值为15.89 g·kg ^-1,呈现出西南和东北高,西部、南部沿海低的空间分布趋势,SOM含量主要集中在10—15和15—20 g·kg ^-1两个等级,共占全岛面积的78.28%,而15—20和20—30 g·kg ^-1两个等级占全岛面积66.04%,同1980s相比减少了9.25个百分点。【结论】 （1）时隔近30年,海南岛SOM含量整体呈减少趋势。2012年SOM平均含量较1980s减少了4.68 g·kg ^-1,减少率为22.75%。其中水田的SOM含量减少最为明显,减少了6.42 g·kg ^-1,减少率为27.34%;其次为园地,减少了2.65 g·kg ^-1,减少率为14.25%;而旱地减少量最小,为1.28 g·kg ^-1,减少率为8.84%;（2）水稻连作改为稻菜轮作（水田连作改为水旱轮作）、林地开垦为园地、土地利用强度加大是造成海南岛SOM含量下降的主要原因。     

基于三种空间预测模型的海南岛土壤有机质空间分布研究

为探索适合热带地形复杂区土壤有机质(SOM)含量的空间预测方法,以海南岛为研究区域,结合地形因子、归一化植被指数、土壤类型、土地利用类型变量,选用普通克里格法(OK)、回归克里格法(RK)、随机森林模型(RF)三种方法对训练集128个样点SOM含量的空间分布规律进行预测,并通过验证集32个验证点比较了三种方法的预测精度。结果表明:(1)0~5 cm土层三种方法的平均预测误差(ME)均接近于0,从均方根预测误差(RMSE)来看,RF(0.8867)RK(0.910 4)OK(0.9641),从决定系数(R~2)来看,RF(0.214 1)RK(0.171 5)OK(0.070 8)。综合以上三个参数,该土层最优拟合模型为RF。同理得出0~20、20~40、40~60 cm土层的最优拟合模型分别为RF、RF、OK。RK和RF能够更好地描述SOM含量局部变异信息;(2)四个土层SOM含量的均值分别为19.67、15.89、10.30、8.07 g kg~(-1),呈现出西南、东北高,西部、东南沿海地区低的空间分布趋势。