中国表层土壤有机碳密度估算与时空演变分析OA

土壤有机碳(Soil organic carbon, SOC)在全球碳循环中起着至关重要的作用,随着全球气候变化和人类活动的影响,土壤有机碳密度(Soil organic carbon density, SOCD)不断发生变化。本研究提出了一种基于气候区划与随机森林模型的SOCD估算方法,开发了我国1980s—2020s长时间序列、空间分辨率为1 km的SOCD产品,并分析了我国1980s—2020s SOCD的空间异质性及演变规律。利用Landsat系列卫星影像、高程数据、气象数据和实测SOCD数据,构建基于随机森林模型的数字土壤制图方法,估算中国0~20 cm表层SOCD时空分布。研究结果表明,考虑气候分区的模型预测精度(R^(2)=0.55,RMSE为2.19 kg/m^(2))优于全局模型(R^(2)=0.46,RMSE为2.36 kg/m^(2))。气象因素对SOCD的影响显著,气温升高会加速微生物代谢速率,促进土壤有机物质分解,导致SOC释放增加;降水对土壤水分状况有直接影响,适宜的土壤含水率有利于SOC积累。通过与黑河流域的实测数据进行验证,模型估算结果与实测数据达到了较高一致性(R^(2)=0.69,RMSE为2.01 kg/m^(2))。研究结果为中国SOCD的精确估算与分析提供了科学依据,对于优化农业实践,提升土壤碳汇功能,实现国家“双碳”目标具有重要指导意义,有助于推动可持续农业发展和生态环境保护。