西南地区表层岩溶生态系统碳通量观测、分析与模拟

The missing sink of carbon cycle is one of the hot spots in the global change studies. The epikarst ecological system acts upon the global carbon cycle through biological participation. Its carbon sequestration can reach twenty percent of the missing sink. Therefore it has great significance to study carbon cycle of the epikarst ecological system. We select a typical karst region in Southwest China as the study area. The eddy covariance system (EC) is used to carry out the carbon flux observation of the grassland ecological system. The characteristic and environmental factors of the key carbon cycle processes are analyzed based on the in-situ observation data of carbon flux components and other parameters. The comparative analysis of carbon flux is also performed among different ecological systems in the karst region and other regions. The remote sensing products of carbon cycle are validated and improved for the karst regions of Southwest China. Then the carbon cycle simulation is improved based on the fusion of ground-based and remote sensing observations. The high-precision basic dataset of the carbon cycle of Southwest China is afforded lastly, which can provide scientific reference for the impact assessment and acculturation strategy formulation of the global change in Southwest China.

碳循环遗漏汇是全球变化研究中的一个重要问题，表层岩溶系统在生物作用下积极参与全球碳循环，吸碳量占遗漏汇可达到20%，对表层岩溶生态系统碳循环研究具有重要意义。本项目拟在中国西南地区选择典型表层岩溶生态系统开展涡动相关系统碳通量地面观测，深入分析岩溶地区碳循环关键过程的特征及其影响因素，开展岩溶地区生态系统与其他地区生态系统的碳通量对比分析，评估和改进西南岩溶地区区域尺度的碳循环遥感产品，融合地面和遥感观测数据到过程模型中实现西南岩溶地区碳循环模拟，生成岩溶地区碳循环高精度基础数据集，为全球气候变化对该地区影响的评估与适应对策的制定提供参考。

碳循环遗漏汇是全球变化研究中的一个重要问题，表层岩溶系统在生物作用下积极参与全球碳循环，吸碳量占遗漏汇可达到20%，对表层岩溶生态系统碳循环研究具有重要意义。.我们在中国西南地区典型表层岩溶生态系统新增7套涡动相关系统开展碳通量地面观测，其中2套获得3个完整年度观测数据。深入分析岩溶地区碳循环关键过程的特征及其影响因素，开展岩溶地区生态系统与其他地区生态系统的碳通量对比分析，评估了西南地区主要碳循环遥感产品的精度并进行改进，得到2001年至2020年高精度中国西南岩溶地区碳循环遥感产品，基于遥感产品分析了西南地区碳循环时空动态变化特征。融合地面和遥感观测数据到过程模型中实现西南岩溶地区碳循环模拟，生成岩溶地区碳循环高精度基础数据集。.在2018至2020年期间，两个生态系统均表现为净汇，人工林地为-393.24 to -481.17 g C/m2/yr，退耕农田为-180.89 to -117.19 g C/m2/yr。在夏末干旱期间，我们检测到不同样地的碳和水通量存在明显差异，人工林地的固碳能力大于退耕农田。2019年，干旱期过后，槽上退耕农田表现为微弱的碳源，而在2020年的旱季，生态系统从碳汇转为碳源。全球岩溶区在2001-2020年期间72.35%范围的植被呈现明显上升的趋势。值得注意的是，中国特别是西南地区的植被上升趋势最为明显，从2001年到2020年的上升趋势为0.836。突变年在2012年，发生转折之前，植被表现出较强的增长趋势，在发生突变之后，植被表现出相对较弱的增长趋势。采用偏相关的分析方法以确定控制植被变化的主要因素，西南地区温度对植被变化的波动占主导作用。应用PEST模型对Biome-BGC模型植被生理参数进行优化，实现喀斯特地区生态过程模拟，达到了较好的模拟结果，优化后的日尺度GPP模拟值与实测值的R由0.44提高到0.73，RMSE由3.16减小到2.38。.我们的工作可以为全球气候变化对该地区影响的评估与适应对策的制定提供参考，也可以为我国碳达峰和碳中和提供科学数据支撑。