三江源区高寒草地退化与恢复过程中二氧化碳净交换特征

采用同化箱法测定了青海省南部果洛藏族自治州玛沁县不同退化程度天然草地及不同建植年限人工草地植物群落光合作用、暗呼吸及CO2净交换量。结果表明,天然草地植物群落光合作用过程CO2吸收量与暗呼吸作用CO2释放量的变化趋势为:中度退化草地<重度退化<极度退化<未退化草地;未退化、中度及重度退化高寒草地植物群落净吸收CO2,而极度退化高寒草地植物群落净释放CO2。对"黑土滩"型极度退化草地进行人工恢复后,植物群落通过光合作用吸收CO2量增加;2000和2004年建植的垂穗披碱草(Ely-musnutans)单播人工草地植物群落净吸收CO2量分别为1.33和2.3μmolCO2.m-2.s-1,大于2002和2005年混播人工草地;对单播或混播人工草地而言,随着建植年限增加,草地出现一定程度的退化现象,CO2净吸收量也逐渐下降。从青藏高原碳管理的角度,中、重度退化草地要防止退化为"黑土滩"型极度退化草地,使其恢复到未退化程度;极度退化草地要及时进行人工恢复,有效增加碳的吸收量。

农田生态系统碳通量遥感估算方法研究

为实现农田生态系统碳通量动态监测,提出一种基于Landsat系列多源遥感数据的农田生态系统碳通量估算方法。以美国东北部内布拉斯加州大学农业研发中心的3块试验田地为研究区域,并结合AmeriFlux公开的对应通量站点数据进行后续建模分析。从气候变量、土壤性质、植物性状3方面综合出发,优选与农田生态系统碳通量密切相关的遥感因子,构建覆盖农田生态过程关键环节的全遥感要素数据集。随后,构建基于随机森林(Random forest,RF)的农田碳通量回归预测模型,相比于岭回归模型和套索模型,该模型在农田生态系统碳通量估算方面效果更优,其决定系数(Coefficient of determination,R^(2))达到0.94,均方根误差(RMSE)为4.281 g/(m^(2)·d)。基于随机森林模型进行因子的重要性分析可知,DVI、NDWI、MSAVI、NRI、NDVI对碳通量估算的贡献度分别为35.6%、25.8%、12.2%、7.8%、5.2%。在以上研究基础上,通过农田生态系统碳收支时空演变特性分析可知,内布拉斯加州2013年作物生育期内的7、8月时农田碳汇能力最强,在种植初期大豆和玉米均呈现弱碳源,且玉米的碳源能力更强,在生长高峰期时玉米和大豆均呈碳汇,且玉米碳汇能力更强。本研究为农田生态系统碳收支精准估算,进而指导农业生产提供理论支持。