随着全球气候变化的加剧,人类对全球陆地生态系统碳循环的研究不断深入和扩展。森林土壤有机碳是陆地碳库的重要组成部分,在碳循环中有着重要的作用。土壤有机碳密度具有强烈的空间异质性,对其开展研究有助于了解陆地生态系统碳循环规律和揭示土壤与植被间的相互关系、生物多样性维持和共存机制等问题,同时也是探讨土壤养分与各相关环境因素空间关系的有效方法。本研究以海南尖峰岭热带雨林生态系统为研究对象,采用野外布点采样、实验室测定和地统计学分析相结合的方法,定量研究了不同土壤层次、不同空间尺度土壤有机碳密度的空间异质性及影响因素,旨在摸清现阶段尖峰岭热带雨林土壤有机碳密度的大小,明晰其空间异质性特征和分布格局,并揭示土壤有机碳密度与相关环境因素之间的关系。主要研究结果如下:(1)60 hm2森林动态监测样地(简称“大样地”)中A(0-10 cm)、B(10-30 cm)、C(30-60cm)、D(60-100 cm)四层不同深度土壤有机碳平均密度分别为2.699 kg/m3、1.391 kg/m3、0.811 kg/m3和0.765 kg/m3(按10 cm土层计算);其中A层&B层、A层&C层、A层&D层、B层&C层、B层&D层间单位体积内土壤有机碳储量(kg/m3)的方差分析差异达到显著性水平(P<0.05),C层&D层间差异不显著;大样地中7个不同空间尺度(60 hm2、40 hm2、30 hm2、20 hm2、15 hm2、10 hm2、1 hm2)表层(0-10 cm)平均土壤有机碳密度分别为2.779 kg/m2、2.825 kg/m2、2.804 kg/m2、2.865 kg/m2、2.848 kg/m2、2.911和3.234kg/m2;公里网格样地中,大(164 Km2)、中(83 Km2)、小(64 Km2)三种不同空间尺度表层(0-30 cm)平均土壤有机碳密度分别为5.585 kg/m2、5.694 kg/m2和5.004 kg/m2;60 hm2大样地(0-30 cm)均值为5.638 kg/m2;(2)大样地中不同层次土壤有机碳密度均有明显的空间结构和空间尺度效应,模型交叉验证结果表明:A、D层拟合的半方差函数最适模型为指数模型,B、C两层为球状模型,A、B、C、D四层土壤有机碳密度块金值与基台值比值分别为:0.512、0.708、0.882和0.862,变程分别为:54.2 m、70.9 m、97.2 m和62.0 m;公里网格样地中,大、中、小三种空间尺度最适模型分别为指数模型、球状模型和高斯模型,块金值与基台值比值依次为:0.469、0.258和0.018,变程分别为:449.0 m、400.0m和230.0m;大样地中除1 hm2样地拟合的半方差函数最适模型为球状模型,块金值与基台值比值为0.002,表现为强烈的空间异质性外;其他不同空间尺度均为指数模型,块金值与基台值比值(由大尺度到小尺度排序)分别为:0.512、0.404、0.578、0.463、0.557和0.420,为中等程度空间变异,0-30 cm的块金值与基台值比值为0.479;大样地中7个不同空间尺度(60 hm2、40 hm2、30 hm2、20 hm2、15 hm2、10 hm2、1 hm2)土壤有机碳密度的变程分别为:54.2m、21.9 m、38.0 m、24.8 m、35.5 m、22.5 m和13.6 m;0-30 cm的SOCD的变程为30.1m;(3)普通克里格插值及绘制的空间分布轮廓图表明:大样地中A、B两层不同深度的土壤有机碳密度空间异质性明显,呈斑块状分布;C、D两层空间异质性较弱,具有一定的连续性,呈条带状分布。在本论文不同研究样地、不同的空间研究尺度上,土壤有机碳密度的空间分布具有一定的相似性,空间异质性明显,均呈斑块状和条带状相结合的分布结构。采样密度大小对空间异质性的计算具有重要影响,采样密度越大,更能揭示局部范围内土壤有机碳密度空间异质性程度;(4)相关分析和多元回归分析表明:表层土壤有机碳密度与土地干扰类型、土壤有效磷含量、凋落物氮含量和凋落物全钾含量之间存在显著性相关关系(P<0.05);与土壤全氮含量、土壤碳氮比(C/N)、土壤全磷含量、土壤碱解氮含量、土壤毛细管持水量之间均存在极显著相关关系(P<0.01);(5)地形引起的水分、光热条件分配是影响不同层次土壤有机碳密度空间分布格局的一个重要因素。利用方差分析多重比较表明:中等海拔高度生境(600-900 m)的平均土壤有机碳密度显著低于较高海拔生境(>900 m)和较低海拔(<600 m)的生境(p<0.05),而后两者平均土壤有机碳密度之间没有显著差别;不同坡度和坡位的平均土壤有机碳密度间没有显著差别。不同土地干扰方式对表层土壤有机碳密度并无显著影响,可能与恢复年限有关。