基于随机森林的县域土壤有机碳密度及储量估算
2021-08-23李海萍杜佳琪唐浩竣
李海萍,杜佳琪,唐浩竣
(中国人民大学环境学院,北京 100872)
土壤中的有机碳库相比于无机碳库更加活跃且总量更大[1],故大部分气候变化研究都将有机碳库作为研究对象,研究表明全球土壤有机碳总量为1.15×103~2.00×103Pg,约占陆地生态系统碳储量的2/3[2-3]。土壤有机碳在空间上具有高度的变异性,对其进行精确评估对土壤肥力评价及土壤合理利用、全球碳汇及气候变化研究具有重要意义。
早期的土壤有机碳估算基于少量土壤数据进行,Rubey[4]使用9 个土壤剖面的碳含量,估算出全球土壤有机碳储量为710 Gt。Bohn[5-6]在Rubey的基础上根据不同土壤类型和剖面数据,估算出全球土壤有机碳储量分别为2946 和2200 Gt。Batjes[7]在前人基础上又增加了厚度、容重、有机碳及砾石含量等参数,估算全球土壤有机碳储量在1462~1548 Gt 之间。20 世纪80 年代起,有学者利用生命带类型及其分布面积计算土壤有机碳储量[2]。这种方法难以统计出全球植被类型及其面积,与土壤类型的对应关系也不够准确,且未考虑土地利用等其他因素,难以应用于小尺度区域。20 世纪90 年代后,基于GIS的空间差值方法得到应用,Galbraith等[8]通过空间插值估算整个研究区的土壤有机碳储量,李海萍等[9]将土壤类型法与GIS 方法相结合,在县域尺度上估算了土壤有机碳储量,该方法与土壤类型法类似,只是将结果精确直观地通过GIS 展示出来。
基于土壤类型法和观测数据的估算,发现该方法成本较高却精度有限。许多学者采用遥感数据反演土壤有机碳,将高时空分辨率影像、反映生态系统碳循环动态变化的过程模型、实测土壤有机碳结合起来,从而提高了结果的空间分辨率[10]。……
