研究中小尺度农林复合景观格局下土壤碳库变化过程在植被覆盖、农业措施、地理环境等为因素和自然因素共同影响下的变化规律、内在联系和调控措施,对于揭示农林复合生态系统的源汇特征、减缓温室气体排放、改善土壤质量、提高粮食安全现状、促进农业可持续发展以及构建全球碳循环模型等方面具有重要的科学意义和现实意义。本文利用3S技术,对研究区域内土壤进行采样和理化分析,并结合此前获得的土地利用数据(NALUD from LCRC,2016)、土地覆盖数据(LCDB2 from MFE,2004&LCDB4.1 from MFE,2015),综合研究了新西兰低地平原区农业景观格局的变化及现状、环境条件对土壤碳库变化的影响及内在联系。主要研究结果如下:(1)造成农林复合生态系统中土壤碳储存和土壤碳排放指标空间差异性的主要因素有土壤类型、土地覆盖类型和土地利用类型。(2)不同尺度下,影响农林复合生态系统土壤碳库变化的因素不同,小尺度下,主要影响因素为防护林品种、防护林林龄、土壤pH和土壤含水量;中尺度下,主要影响因素为土地利用类型和土壤类型。(3)农田防护林可以消减人为因素对农业生态系统中土壤生物、微生物群落结构和功能特征的影响。(4)在农林复合生态系统土壤碳库变化的研究方法中,95%功效水平下,土壤pH、土壤容重、土壤碳含量和土壤全氮含量需3个样本量;土壤含水量、土壤有机碳含量、土壤活性炭含量、土壤无脊椎动物活度和土壤有机质分解速率需15个样本量;土壤脱氢酶活性需9个样本量;此时,样本数据既能反映出样本总体的特征,同时也具有较高的可操作性。(5)农田防护林对于提高农业生态系统碳储量具有非常大的潜力,防护林覆盖下的土壤总碳含量是相邻农场或牧场土壤总碳含量的近3倍。(6)从影响土壤碳库变化的人为因素着手进行农林复合生态系统土壤碳库的调控,具有较高的可行性。(7)2002至2014十二年间研究区域内土地利用和土地覆盖变化很小,以牧业、农业、林业和城镇四种土地利用类型为主;以牧草、作物、林木和人工建筑四种土地覆盖类型为主;草地和耕地两种景观类型占绝对优势,其连接度高且基底作用明显,其余各景观要素斑块镶嵌其中。(8)人为活动对研究区域内景观格局特征的干扰强烈,景观破碎化程度低;各景观类型斑块间物质、能量以及信息的流动性强;道路、水系、林带以及林网是分割景观的主要廊道类型,其影响着整个研究区域内的生态流和土地利用类型分布。(9)以土壤类型法估算出研究区域土壤碳储量为7.14Mt~12.66Mt(Mean±SD9.92±1.05),土壤有机碳储量为3.66Mt~8.54Mt(Mean±SD 6.25±1.02);以土地利用类型法估算出研究区域土壤碳储量为8.35Mt~12.08Mt(Mean±SD 10.52±1.03),土壤有机碳储量为4.13Mt~9.29Mt(Mean±SD 6.89±1.19);两种方法的估算结果相近,可信度较高。(10)研究区域内土壤碳含量总体呈斑块状分布,西北和东南较高,高值集中在拉卡阿河下游南侧区域,东北和西南较低,低值分布在拉卡阿河中游的大部分区域。(11)土壤有机碳含量的空间分布特征与土壤碳含量的空间分布特征相反,自西北到东南随着海拔的降低,土壤有机碳含量呈降低的趋势,拉卡河中游两侧的牧业区域为土壤有机碳含量高值的核心区域,拉卡阿河下游区域土壤有机碳含量最低。