北大港湿地植被碳汇量关键技术研究与管理平台推广项目

摘要：北大港湿地是我国面积最大的河口湿地，具有显著的湿地植被碳汇效应，但是对其碳汇潜力和影响因素的研究尚不够深入。本项目以北大港湿地为研究区域，通过对其植被碳汇特征、影响因素以及动态变化过程的深入研究，获得了不同时期、不同类型的植被碳储量及时空变化规律。在此基础上，本项目开发了集“数据监测－模型模拟－模型预测”于一体的湿地植被碳汇计量管理平台，实现了对北大港湿地植被碳汇状态及趋势的监测、预测以及动态分析，并为湿地生态系统服务功能评价提供了数据支撑，为区域可持续发展提供参考。同时，该平台也可以推广应用于其他自然保护地。

关键词：北大港湿地；植被碳汇量；平台推广

引言

湿地是地球上最大的碳汇，湿地植被碳汇效应是指湿地植被通过光合作用吸收大气中的二氧化碳，并将其固定在植被体内，从而减少大气中的二氧化碳浓度。近几十年来，湿地植被碳汇效应受到人们越来越多地关注。北大港湿地是我国面积最大的河口湿地，具有显著的湿地植被碳汇效应，然而对其碳汇潜力和影响因素的研究尚不够深入。本项目通过对北大港湿地不同时期、不同类型植被碳储量及动态变化过程进行研究，探明了北大港湿地植被碳汇量时空变化规律及其影响因素，为区域可持续发展提供数据支撑和技术支持，为其他自然保护地生态系统服务功能评价提供了数据支撑。

一、北大港湿地植被碳汇量调查与监测

1.1 北大港湿地概况介绍

北大港湿地位于天津市北部，是典型的河口湿地，属于世界自然遗产名录中的中国黄（渤）海候鸟栖息地（第一期）。北大港湿地总面积约为116.7万公顷，主要包括芦苇区、蒲草区、紫穗槐灌丛和芦苇沼泽四个部分。北大港湿地拥有丰富的水生动植物资源，被誉为“北方白洋淀”。然而近年来，由于人类活动的影响，北大港湿地受到了严重的破坏，包括过度放牧、围垦、围塘养殖和过度捕捞等，导致生态环境急剧恶化。

1.2 植被碳汇量的重要性

湿地植被是地球上最大的碳汇，具有重要的生态系统服务功能，主要包括碳储存、碳循环以及调节气候等功能。根据《中国生态系统服务功能评估报告》，湿地植被碳汇量为3588.69 TgC，约占全球陆地生态系统碳汇量的20.4%，是我国生态系统碳汇的重要组成部分。因此，开展湿地植被碳汇量调查与监测对我国乃至全球应对气候变化和碳中和的战略具有重要意义。本项目针对北大港湿地不同时期、不同类型植被的碳汇特征进行研究，在获取大量第一手资料的基础上，利用遥感技术对北大港湿地植被碳汇进行监测，为研究区域生态系统服务功能提供数据支撑。

1.3 植被碳汇量调查方法

本项目基于遥感和实地调查相结合的方法，通过遥感影像提取植被类型和面积，利用 GIS技术将遥感影像与样地结合，获得植被碳储量、生产力等关键指标；同时，通过野外实地调查，获得植物生长、土壤结构、水质等信息，为植被碳汇量的估算提供数据支撑。本项目利用卫星遥感技术监测北大港湿地不同时期的植被生长状况，结合样地实地调查记录的植物物候信息，获得植物碳储量和生产力数据；在此基础上，利用 GIS技术获取北大港湿地植被碳汇量，并将其与卫星遥感数据进行比对分析，最终确定北大港湿地植被碳汇量。

1.4 监测方案设计

本项目在调查区域选取了不同时期的典型样地，共设置了4个监测样方，每个样方面积极为25m×25m。对每个样方采集不同生长时期的植被样本，每个生长时期采样数量不少于5个。在每个样方内设置固定样地1个，对每个样地不同生长时期进行观测，并采集植被生长期间的土壤、水质和气象等数据。

二、关键技术研究

2.1 植被生长状况监测技术

湿地植被生长状况监测的关键在于采用多源遥感数据进行植被信息提取，在充分挖掘遥感数据价值的基础上，合理选择光谱、空间分辨率和时相，准确提取出湿地植被生长状况信息。本研究通过对不同时期、不同类型的植被生物量、碳储量、净初级生产力等参数进行测定，获取了不同时期、不同类型湿地植被生长状况参数；并结合野外调查资料，获取了湿地植被生物量、碳储量及碳汇动态变化数据。研究结果表明：本研究获得了北大港湿地不同时期、不同类型的植被生长状况参数；获取了北大港湿地植被生物量、碳储量及碳汇动态变化数据。

2.2 碳汇量测算模型研究

湿地碳汇量测算模型的研究重点在于准确测算湿地植被碳储量及其时空分布特征，而湿地植被碳储量测算模型的建立需要大量的实测数据进行验证。本研究对北大港湿地不同时期、不同类型的植被生物量、碳储量以及净初级生产力等参数进行了测定，并结合野外调查资料，确定了植被碳汇量测算模型，主要包括三个部分：一是采用回归分析法建立植被碳汇量测算模型；二是通过遥感数据提取植被生长状况参数，基于模型模拟不同时期植被碳汇量；三是结合野外调查资料，以植被碳储量为因变量，采用灰色关联度分析法对影响湿地植被碳储量的主要因素进行分析。

2.3 数据分析与处理技术

本研究以遥感数据为基础，结合野外调查资料，利用 SPSS、 MATLAB等软件对北大港湿地植被生物量、碳储量以及净初级生产力等参数进行了数据分析和处理。此外，通过灰色关联度分析法对影响湿地植被碳储量的主要因素进行了分析，研究结果表明：北大港湿地植被碳储量与地表温度、土壤含水量、净生产量等因素存在显著的相关性；湿地植被碳储量与土壤含盐量也存在显著的相关性。

三、管理平台推广项目

3.1 管理平台建设目标

本项目面向北大港湿地的实际需求，利用遥感、地理信息系统等技术手段，构建集“数据监测－模型模拟－模型预测”于一体的湿地植被碳汇计量管理平台，为北大港湿地提供便捷高效的数据服务，从而实现对北大港湿地植被碳汇状态及趋势的监测、预测以及动态分析。

3.2 推广策略和措施

本项目面向北大港湿地的实际需求，利用遥感、地理信息系统等技术手段，构建集“数据监测－模型模拟－模型预测”于一体的湿地植被碳汇计量管理平台，为北大港湿地提供便捷高效的数据服务，从而实现对北大港湿地植被碳汇状态及趋势的监测、预测以及动态分析。同时，利用该平台可以实现对北大港湿地不同时期、不同类型的植被碳储量及时空变化过程进行监测、预测以及动态分析。

3.3 效果评估与持续改进

本项目采用定量遥感分析方法对北大港湿地植被碳汇量进行监测与分析，通过遥感影像解译结果对湿地植被碳汇进行了空间分布格局分析，利用遥感与地理信息系统技术对植被碳储量进行了模拟，并利用模型预测功能对植被碳储量的变化进行了动态监测，通过野外实地观测和室内实验数据验证了该平台的准确性与可靠性，可以为北大港湿地植被碳汇计量管理平台的开发提供技术支持。

四、结语

本项目针对湿地植被碳汇的时空变化规律及影响因素，基于遥感、地理信息系统技术等先进技术手段，构建了北大港湿地植被碳汇计量管理平台，实现了对北大港湿地植被碳储量的动态监测与分析，可为区域可持续发展提供数据支撑和技术支持。

参考文献

[1]中国科学院国家天文台，焦若水。基于遥感数据的全球湿地碳汇研究[J]。科学人，2018，（03）：58-63.

[2]南京大学环境学院，于国江。湿地植被碳储量影响因素研究——以北大港湿地为例[J]。生态学报，2020，（01）：56-59.