基于遥感与生态模型的三江平原沼泽湿地变化对碳平衡影响研究

Wetland ecosystem is the second largest carbon stock in the terrestrial ecosystem following the forest ecosystem. Wetland ecosystem plays an important role in the global carbon cycle. In the context of global change, the impact of large-scale reduction and degradation of wetlands on carbon budgets has become a hot issue in wetland scientific research. At global and regional scales, researchers have studied the effects of wetland changes on carbon balance, but comprehensive assessment of the effects of wetland changes on carbon balance at mid-high latitudes is relatively lacking. Taking the Sanjiang Plain, a typical wetland of mid-high latitudes, as an example, this study is based on multi-source, multi-scale remote sensing data and uses model simulation and GIS analysis to reveal the Influence of marsh changes on regional carbon balance in Sanjiang Plain over the Past 60 Years. Firstly, based on remote sensing images and other multi-source data, the spatial-temporal patterns of model input data in the Sanjiang Plain are reconstructed; secondly, based on continuous spatio-temporal remote sensing information to improve the leaf area index and other parameterization schemes, the wetland ecosystem carbon in this area is estimated.Balance time and space changes; Finally, the "situation simulation" program was designed to quantitatively assess the impact of marsh changes on regional carbon balance changes using model simulations, This study can provide a scientific basis for predicting the future impact of wetland restoration on carbon balance in Sanjiang Plain and ensuring regional ecological security.

湿地生态系统是陆地生态系统中仅次于森林生态系统的最大碳库，其在全球碳循环中起着重要作用。在全球变化背景下，湿地大面积减少和退化对碳收支的影响已成为湿地科学研究的热点问题。尽管在全球和区域尺度，国内外学者对湿地变化对碳平衡的影响开展了研究，但是对中高纬度湿地变化对碳平衡的影响的全面评估比较缺乏。本项目以中高纬度典型湿地——三江平原为例，在搜集与整理现有研究资料的基础上，采用模型模拟和GIS分析等手段，揭示60多年来三江平原沼泽湿地变化对区域碳平衡的影响。首先，基于遥感影像等多源数据，重建三江平原碳氮循环关键驱动因子的时空变化格局；第二，基于时空连续的遥感信息改进叶面积指数等参数化方案，估算该区沼泽湿地生态系统碳平衡时空变化；最后，设计“情景模拟”方案，利用模型模拟手段定量评估沼泽湿地变化对区域碳平衡变化的影响，从而为预测未来三江平原湿地恢复对碳平衡的影响以及保障区域生态安全提供科学依据。

湿地生态系统是陆地生态系统中仅次于森林生态系统的最大碳库，其在全球碳循环中起着重要作用。在全球变化背景下，湿地大面积减少和退化对碳收支的影响已成为湿地科学研究的热点问题。尽管在全球和区域尺度，国内外学者对湿地变化对碳平衡的影响开展了研究，但是对中高纬度湿地变化对碳平衡的影响的全面评估比较缺乏。本项目以中高纬度典型湿地——三江平原为例，在搜集与整理现有研究资料的基础上，采用模型模拟和地理信息系统（GIS）分析等手段，定量揭示60多年来三江平原沼泽湿地变化对区域碳平衡的影响。首先，基于遥感影像等多源数据，重建三江平原碳氮循环关键驱动因子的时空变化格局；第二，基于时空连续的遥感信息改进叶面积指数等参数化方案，估算该区沼泽湿地生态系统碳平衡时空变化；最后，设计“情景模拟”方案，利用模型模拟手段定量评估沼泽湿地变化对区域碳平衡变化的影响，从而为预测未来三江平原湿地恢复对碳平衡的影响以及保障区域生态安全提供科学依据。要结论如下：.（一）在过去60年中，三江平原沼泽湿地面积锐减，这主要是由大规模沼泽湿地开垦为农田造成的。1950s以来，三江平原的沼泽面积减少了79.36％（约299万公顷），主要转变为水田（46％）和旱地（27％）。.（二）过去60多年间，三江平原沼泽湿地表现为碳汇，总计累积碳共200.88 TgC，约每年3.29 TgC﹒yr-1。过去60多年来，三江平原沼泽湿地的碳平衡呈现波动下降趋势，并且下降趋势比较明显，2000s之后有微弱的上升趋势。.1950s以来，沼泽湿地变化（沼泽湿地垦殖等）共降低了研究区的碳平衡236.32 TgC，约每年3.87 TgC﹒yr-1。除个别年份外，沼泽湿地变化对碳累积呈现负效应，即降低了研究区的碳累积。