基于随机森林的县域土壤有机碳密度及储量估算

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］。……