安徽省陆地生态系统碳储量变化对未来土地覆被情景的响应

基于2017年安徽省土地覆被现状，结合文献调研设定碳密度参数。在三条控制线的框架下，构建5种2035年可能的土地覆被情景，据此评估碳储量变化的响应。结果表明：(1)2017年，安徽省陆地生态系统总碳储量为1 005.4 Tg。皖西、皖南山地林区碳储量较高，皖北平原、江淮丘陵的农田和城镇区较低，沿淮、沿江河流湖泊最低；(2)5种情景下，由于建设用地(碳密度较低)的扩张对周边农田和林地(碳密度较高)的占用，总碳储量出现了16～50 Tg的下降，下降幅度取决于建设用地占用类型碳密度的高低。生态修复力度的增强对皖北、江淮和沿江区碳储量损失的减缓效果相对较好；(3)建议国土空间规划中应关注绿色低碳导向的土地利用结构和布局优化，提升城市更新质量，减少碳储量损失。     

扬子江城市群土地利用时空变化及其对陆地生态系统碳储量的影响

扬子江城市群是江苏省城市化进程最快,土地利用变化最明显的区域。研究该地区地利用变化及其对陆地生态系统有机碳储量的影响,对江苏省低碳土地利用研究具有重要意义。该文利用五期30 m土地利用栅格数据、土壤样点数据、林地植被清查数据、农作物数据以及经验数据,分析了1995～2015年扬子江城市群土地利用时空变化、核算了其对有机碳储量的影响。主要结果如下:(1) 1995～2015年间,扬子江城市群约有15. 90%的土地发生了转移,其中,耕地作为主要的转出者,建设用地作为主要的转入者,耕地转移为建设用地的面积约为4 161. 78 km~2,占扬子江城市群耕地转出面积的85. 86%,是主要的土地转移类型;(2) 1995～2015年间,由于土地利用类型转移变化,扬子江城市群有机碳储量总量减少了472. 63×10~4t,其中土壤有机碳储量总量增加110. 28×10~4t,植被碳储量总量减少582. 91×10~4t;(3)建设用地占用耕地是区域有机碳储量减少的主要原因,导致有机碳储量减少406. 40×10~4t,占整个区域有机碳储量减少总量的85. 99%;(4)未来扬子江城市群可通过增加生态用地、控制建设用地、优化土地利用结构,提高区域碳储量,减少对陆地生态系统碳平衡的扰动。     

区域土地利用总体规划碳效应分析——以青海省海东市为例

土地利用变化直接或间接地改变着陆地生态系统碳源、碳汇的分布和大小,进而影响其碳循环过程。因此,进行区域土地利用及其碳效应定量研究和评价,对区域土地资源科学管理和可持续发展具有重要意义。本文以青海高原东部的海东市为研究区,在确定土地利用类型碳循环参数的基础上,对规划情景下土地利用变化引起的碳平衡进行分析测算。研究结果表明,在规划情景下,到2020年土地利用结构调整对区域碳平衡有较大的影响。相对于2009年,规划目标年土地利用变化导致区域碳储量增加628.79万t,并以农用地的碳储量为主;规划情景下,区域碳排放量呈增长趋势,碳排放量增加191.91万t。虽然规划情景下,土地利用变化导致区域碳排放的增加,但土地利用结构的优化调整却有利于区域碳储量增加。     

长江上游天然林资源保护工程区森林植被碳储量研究

森林在全球和区域碳循环中发挥着关键作用,研究森林碳储量的变化对于估算碳收支与平衡有重要意义。天然林资源保护工程(天保工程)作为我国六大林业重点工程之一,不仅改善了我国的生态环境状况,且对区域森林生态系统的碳储量具有重要影响。利用1988~2008年5期的全国森林资源清查数据及长江上游地区天保工程实施方案(一期、二期)等资料,基于生物量换算因子连续函数法,分析了长江上游天保工程区一期(2000~2010年)森林植被碳储量、天保工程实施前后10a长江上游六省区市森林植被碳储量的变化以及长江上游天保工程区二期(2011~2020年)森林植被固碳能力。结果表明:长江上游天保工程区一期森林植被碳储量为1 367.47Tg C,其中天然林碳储量1 195.24Tg C,人工林碳储量1 72.23Tg C,分别占工程区总碳储量的87.41%和12.59%。天保工程实施10a前(1988~1998年)与天保工程实施10a后(1998~2008年),长江上游六省区市的森林植被碳储量分别增加290.65Tg C、705.12Tg C,同时该地区在1999~2003年到2004~2008年的森林植被碳储量增加量,较1989~1993年到1994~1998年的增加量高80.92Tg C。根据长江上游天保工程区一期森林植被固碳速率及其变化,估算该地区天保工程二期的森林植被固碳能力为5 903.25Tg C。     

三峡库区乔木林生物量和碳储量的估算

以三峡库区为研究地点,建立库区优势树种立木生物量模型,并测定乔木含碳系数,结合库区第7次和第8次森林资源连续清查数据,估算了整个三峡库区乔木林的生物量和碳储量。研究结果表明:(1)整个库区乔木林生物量和碳储量第7次调查为12 583×104t和6 471×104t,单位面积生物量75.70t/hm2,碳密度38.93t/hm2,第8次调查为14 253×104t和7 396×104t,单位面积生物量77.46t/hm2,碳密度40.20t/hm2。可见,这5a中,三峡库区生物量和碳储量都有所增加。(2)对于不同森林植被类型来说,松类的生物量和碳储量都显著高于其他类型,分别占三峡库区生物量和碳储量的40%和50%。(3)三峡库区森林植被生物量和碳储量随龄级增大先增大后减少,在中龄林时达到最大,比较两次调查的生物量和碳储量,森林植被主要以幼林龄和中龄林占优。(4)两次调查显示三峡库区森林植被生物量和碳储量主要分布在天然林中,对于碳汇起到主要作用,同时,人工林所占的比例有所提高,其碳汇能力也逐步提高。     

区域土地用途转换的土地资源碳储量研究

土地用途转换是人类社会经济活动过程中不可或缺的重要环节,也是带来土地资源碳储量变化的重要因素。在“双碳”目标下开展区域土地用途转换的土地资源碳储量研究具有重要的现实意义。基于湖北省2000—2020年5期土地用途转换数据,运用InVEST模型和PLUS模型,研究湖北省土地用途转换引致的土地资源碳储量时空变化。研究结果表明：近20年湖北省土地资源碳储量总体上呈明显下降趋势;2000—2020年湖北省土地资源总碳储量减少约10.6×107 t;在不同土地用途类型中,林地碳储量占土地资源总碳储量比重最大,达到70.68%;在空间上,湖北省土地资源碳储量高值主要集中于4大山区,武汉城市圈土地资源碳储量损失较为严重;根据PLUS模型预测的湖北省土地用途转换结果,2030年湖北省各地区在生态保护优先状态下的土地资源碳储量值最大,达到7.32×109 t,高于自然发展状态下的7.02×109 t和耕地保护优先状态下的6.76×109 t。研究结论：2000—2020年湖北省土地资源碳储量总体上呈现明显下降趋势,主要原因是湖北省城镇化的快速发展致使建设用地迅速扩张,大量侵占耕地、林地和草地。2030年...     

基于Google Earth Engine的三峡库区土地利用与陆表参数变化研究

土地利用/覆盖变化(Land Use and Land Cover Change, LUCC)对全球有着重要影响,其已对植被覆盖、地表温度(Land Surface Temperature, LST)、反照率以及其它陆表参数产生显著影响。三峡工程自建设以来,库区的土地利用变化逐渐受到外界关注。利用欧空局300 m的土地覆盖分类数据分析三峡库区2000～2015年的土地利用变化;依托先进的Google Earth Engine(GEE)平台,获取MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer, MODIS)NDVI(Normalized Difference Vegetation Index, NDVI)、LST和反照率数据,并分析三者的时空变化趋势;此外,探究季节性归一化植被指数(Seasonally Integrated Normalized Difference Vegetation Index, SINDVI)与LST和反照率的关系;并分析土地利用变化对SINDVI、LST和反照率的影响。结果表明:2000～2015年,三峡库区土地利用变化显著,耕地、草地、灌木地分别减少2.4%,0.05%和0.62%;林地、水域和人造地表分别增加1.98%,0.04%和1.06%。研究期间SINDVI增加2.89,LST下降0.224℃,反照率减少0.002。总体来看,三峡库区SINDVI的空间分布格局与LST和反照率的相反,且库区大部分区域SINDVI与LST和反照率呈负相关。另外,不同土地类型对SINDVI、LST和反照率影响不同。该文系统地研究了LUCC与上述关键陆表参数的定量关系,可为更好地管理该地区自然环境和土地资源提供科学的依据。     

三峡库区土地利用时序变化遥感监测与分析

三峡工程的建设在带来巨大综合效益的同时,也对库区的生态环境造成了一定程度的影响,引起了人们的广泛关注。选取库区20世纪70年代末至2005年近30年共5个时间序列(1977、1988、1995、2000、2005年)的Landsat TM或MSS 影像,对整个三峡库区的土地利用时序变化进行了动态遥感监测,并根据已有的2000年土地利用现状数据及各时段的变化监测结果,利用ARCGIS的空间分析功能,获取其它各期的土地利用现状数据,在此基础上,利用多种特征指数,从不同侧面研究与分析了三峡库区近30年来土地利用时空变化的特征,以期对三峡库区的环境保护、土地利用管理与规划提供依据与参考。     

近25年三峡库区土地覆被变化及驱动力分析

基于1990、2000、2005、2010和2015年五期30 m空间分辨率土地覆被遥感数据，利用动态度模型和转移矩阵，综合分析了近25 a三峡库区土地覆被的时空格局、变化特征及驱动力。研究结果表明：2015年三峡库区土地覆被以森林和耕地为主，分别占总面积的41.45%和24.58%；1990~2015年三峡库区人工表面、湿地、森林和其他用地的面积增长明显，耕地、灌丛和草地的面积整体减少，区域综合土地覆被动态度呈先增加后稳定的变化趋势，人工表面是最为活跃的土地覆被类型，其次是湿地和耕地；前10 a三峡库区人工表面占用耕地较为突出，后15 a土地覆被类型转换主要为森林、灌丛和耕地转为人工表面和湿地；三峡工程建设、移民安置与迁建、经济发展与城镇化导致人工表面不断扩张，水库蓄水导致湿地面积迅速增加，农业结构调整促使园地面积扩张。三峡库区近25 a来，在退耕还林等生态保护政策影响下，生态环境状况趋于改善，库区森林面积显著增加，坡耕地面积持续减少，但人地矛盾日益突出，研究结果可为后三峡时代库区生态环境保护与社会经济的协调发展提供数据支撑。     

三峡库区腹地土地功能演变及其驱动机制分析

土地利用功能在一定程度上反映了土地利用方式和强度的变化。以三峡库区腹地奉节县和巫山县为研究区域，以1986、2000、2007和2015年多时相遥感影像资料为数据源，通过空间自相关和冷热点分析等研究方法，分析土地利用功能的时空演变规律，并探索其与海拔、坡度和岩性等自然因子，以及人口、道路等社会经济条件的耦合驱动机制，揭示土地利用功能的理论现实意义。研究发现：(1)就土地利用功能数量而言，生活用地增加，生产功能减少，生态用地总体趋于稳定；就土地利用功能面积变化格局而言，三生功能均向稳定性方向发展。(2)就其集散程度而言，生产功能由大集聚向小集聚转变且集聚面积减少；生活功能集聚性持续增强，且集聚面积扩大；生态功能由集聚向分散变化，且空间范围增加。(3)就土地利用功能的驱动机制而言，包括高程、坡度和岩性在内的自然因子影响其空间分布状况，人口及道路分布影响三生功能的空间数量变化。     

基于土地利用的三峡库区生态系统服务价值时空格局分析

生态服务价值评估是对生态功能的一种经济性量化评价。以三峡库区为研究区,结合净初级生产力(NPP)、土地利用/土地覆盖变化(LUCC)、遥感(RS)、气候、国家统计数据和GIS技术,采用替代花费法、影子工程法、碳税法、市场价值法和水量平衡法对三峡库区蓄水前后4个时期(2000、2005、2010和2015年)的生态系统服务价值进行量化评估,分析库区生态系统服务价值时空变异格局。结果显示:(1)从2000年到2015年,三峡库区生态服务总价值增加了269.37亿元,增长率为15.32%。(2)其中林地生态系统贡献较高,占48.14%,耕地次之,占44.04%。(3)林地生态系统服务价值随其面积的增长而增加。耕地生态系统面积减少了4.64%,但生态系统服务总价值却增加了14.54%,耕地存在不合理利用的现象。草地生态系统面积减少了16.57%,生态系统服务总价值减少了5.01%,应加强对草地生态系统的保护。总之,三峡工程的实施在整个研究区尺度上对库区生态系统服务功能的影响是利大于弊。在未来的发展中,应合理规划土地利用,制定区域发展和环境保护计划,确保三峡库区生态环境的改善和可持续发展。     

基于SD和CLUE-S模型的区域土地利用变化对土壤有机碳储量影响研究

土地利用/土地覆被变化改变土壤呼吸条件,进而对土壤有机碳储量变化产生影响,而土壤有机碳储量则是影响农业可持续发展和全球碳平衡领域的重要因素。以上海市崇明岛为例,运用系统动力学模型(System Dynamics Model)预测2020、2030年土地利用需求变化,结合CLUE-S模型(Conversion of Land Use and its Effects at Small region extent Model)得出各种用地类型的空间分布,并引用碳密度法估算三种发展幕景下土地利用变化对土壤有机碳储量的影响。结果表明:2030年三种发展幕景土壤有机碳储量分别为:低速发展幕景为3 093.03×106kg,惯性发展幕景为3 079.47×106kg,高速发展幕景为3 059.81×106kg;研究期内土壤有机碳储量呈现缓慢下降趋势,但人类活动对其扰动较小;SD和CLUE-S耦合模型可以从时间和空间两方面对土壤有机碳储量进行模拟,具有可行性;建议通过加强城镇用地集约利用、农田保护、林地建设来减少人为活动对土壤有机碳储量的影响。     

青海省近20年森林植被碳储量变化及其现状分析

基于林业生态功能和青海省森林资源清查数据,采用森林植被生物量换算因子连续函数法,系统估算与分析青海省森林植被碳储量、碳密度,研究其近20a碳储量变化并进行现状分析。结果表明:(1)青海省森林碳储量为11 182 642.22t,占同时期全国总碳储量的1.98%,青海省森林生态系统中面积占较大比重的中龄林,其碳储量尚未达到最大,有较大发展空间;(2)青海省近20a天然林类型中碳储量较大的前4种分别是:柏木(Cupressus funebris)、桦木(Betula)、杨树(Populus)、云杉(Picea asperata)天然林,表明这几种天然林在青海省森林植被中占有重要的地位,其集中分布对区域生态功能的发挥起主导作用;(3)所采用的碳储量估算方法尚存不足,在以后计算中应考虑根据不同林分类型的含碳量进行计算。     

长江中游城市群土地利用变化对PM2.5污染的影响及空间溢出效应

城市群已成为当今中国空气污染的重灾区,严重损害了区域生态环境与人体健康,但少有研究考虑如何通过优化土地利用结构,使大气环境的自然净化能力最大化,进而减少既定污染排放对空气质量的负面效应。鉴于此,以城市化进程迅速、空气污染严重的长江中游城市群为实证对象,从土地利用结构的视角出发,利用自主反演的高精度PM_2.5数据,基于广义可加模型与空间回归模型,揭示2005～2020年土地利用变化对PM_2.5浓度的非线性影响及其空间溢出效应。研究结果表明：(1)2005～2020年长江中游城市群建设用地大幅增加而耕地持续减少,PM_2.5浓度在2011年前后呈现先上升后下降趋势,并具有显著的空间自相关性;(2)土地利用变化对PM_2.5浓度的影响为复杂的非线性关系,其中建设用地与耕地变化对PM_2.5浓度的影响存在边际递减效应;(3)土地利用变化对PM_2.5浓度的影响存在显著的空间溢出效应,且除草地外,各地类对PM_2.5浓度影响的直接效应均大于间接效应;(4...     

基于CLUE-S模型的重庆市渝北区土地利用变化动态模拟

以重庆市渝北区为研究区域,运用CLUE-S模型,结合Logistic回归分析,分别以2007年和2009年为基期,对渝北区2013年土地利用情况进行模拟研究,在此基础上构建了渝北区2013~2020年3种不同情景的土地利用变化模式,模拟了3种情景模式下渝北区在2020年的土地利用空间分布格局。结果表明:(1)两期模拟的正确率分别达到了92.26%和94%,Kappa系数值分别为90.32%和92.5%,均取得了较好的模拟效果,说明CLUE-S模型适用于渝北区的土地利用空间格局变化的模拟研究,具有较好的模拟区域土地利用时空变化的能力;(2)地形、国道、省道、高速公路等主要道路、河流、城镇和村庄是影响渝北区土地利用空间格局变化的重要驱动因素;(3)在3种情景模式中,主要的用地格局变化均发生在两江新区,区内建设用地总体呈现向东北部扩张的趋势,表明区域经济社会发展政策对用地类型的变化具有较大的影响;(4)从促进城乡统筹和谐发展、土地节约集约利用、生态环境显著改善和保护耕地的区域发展目标而言,情景模式2为较为合理的发展模式。研究结果可为决策部门在土地可持续利用和土地管理方面提供参考依据。     

基于CA Markov的土壤有机碳储量空间格局重建研究——以泛长三角地区为例

选取了泛长三角地区的高程、坡度、坡向、GDP、人口、温度、降雨量、河流距离、城市距离和海岸线距离10个驱动因子作为土地利用变化驱动力，基于这些驱动力因子，利用Logistic分析制作土地适宜性图集；运用CA Markov模型模拟得到2000年、1995年、1990年、1985年、1980年、1975年6期的土地利用格局；采用全数检测的方法对模拟结果进行精度检验；在此基础上，得到了泛长三角地区土壤有机碳储量，进而重建历史土壤有机碳储量空间格局。研究结果表明：（1）模型模拟精度为8873%，说明CA Markov模型对历史土地利用模拟具有一定可行性；（2）泛长三角地区历史土壤有机碳储量从今往前逐期递增，且明显高于2010年土壤有机碳储量水平，1995、1990、1985、1980、1975年土壤有机碳储量分别为3235 1、3241 9、3247 6、3251 8、3255 3；（3）各时期泛长三角地区土壤有机碳储量空间格局呈现出南高北低的趋势，土地利用类型与土壤有机碳储量密切相关，城市建成区有机碳储量低于其他区域，土壤有机碳储量增加区域主要出现在其高值区周边；（4）耕地与林地面积的增加，建设用地面积减少，导致了1995~1975年间有机碳储量的增加。基于CA Markov模型可以有效重建历史土壤有机碳储量的空间格局     

基于生态安全的三峡库区重庆段土地利用冲突识别

以三峡库区重庆段为研究区,基于生态安全视角,以生态敏感性与生态系统服务功能重要性评价结果提取生态源地,采用最小累积阻力模型构建生态安全格局,在生态安全格局基础上对三峡库区重庆段2015年的土地利用冲突进行识别,以期为三峡库区重庆段土地利用规划管理提供参考依据。结果表明:(1)耕地冲突分布较为分散,极严重冲突集中分布于奉节县、开县、石柱县与涪陵区,严重与较严重冲突集中分布于重庆市主城区的外围区县,一般与不冲突集中分布于长寿区和巴南区;(2)建设用地冲突分布较为集中,极严重冲突集中分布于重庆市主城区,严重和较严重冲突分布较为分散,各区县均有分布,一般和不冲突也集中分布于重庆市主城区,且大多位于极严重冲突的外围;(3)综合土地利用冲突的极严重冲突集中分布于重庆市主城区的中心区域与奉节县,严重与较严重冲突各区县均有分布,一般与不冲突集中分布于极严重冲突的外围区域。     

21世纪三峡库区中雨以上日数的情景预估

利用用于IPCC AR4的全球气候模式产品，验证其对三峡库区极端降水指数中雨以上日数（R10）模拟能力的基础上，对模拟能力较好的模式进行组合，同时考虑模式的偏差，预估高（A2）、中(A1B)、低(B1)3种排放情景下未来21世纪三峡库区R10的变化。不同排放情景下未来三峡库区R10的变化存在差异。与目前气候（1980～1999年）相比，未来整个21世纪（2011～2100年），A2情景下三峡库区R10平均减少1.7 d，A1B情景下平均减少0.3 d，B1情景下平均增加0.2 d，3种情景平均将减少0.6 d。21世纪初期（2011～2040年）、中期（2041～2070年）和后期（2071～2100年），A2情景下三峡库区R10减少都最多，分别平均减少2.5、1.5和1.0 d；3种情景平均分别减少1.4、0.2和0.1 d。〖     

汉江流域土地利用/覆被变化的水文效应模拟研究

针对流域LUCC驱动因子众多、驱动因子与土地利用/覆被变化之间存在复杂的非线性动态关系的特点，以汉江上游流域LUCC模拟为例，构建基于人工神经网络（ANN）与元胞自动机（CA）的模拟土地利用/覆被变化的CA ANN耦合模型，并应用该模型预测汉江上游流域2020s年代的LUCC变化情景。结果表明：2020s汉江黄家港站上游流域水田、旱地、灌木林与建设用地面积均有不同程度的增加，其中建设用地增幅最大，与区域交通和城市化的迅猛发展趋势相符；除建设用地增幅变化较大之外，1980s～2000s与2000s～2020s两个时期其余土地利用/覆盖类型的面积变化率都比较相近，表明CA ANN耦合模型能够刻画土地利用/覆盖类型的转换规律，在流域土地利用/覆被变化的复杂非线性动态演变情景的模拟预测方面是可行的。在此基础上，应用SWAT分布式水文模型模拟汉江上游流域水文过程。研究结果表明：在1980s年代、2000s年代及预测的2020s年代LUCC情景下，汉江上游流域年平均径流量呈增加趋势，LUCC对径流量年内影响较汛期显著，多年平均蒸散发量呈增加趋势     

三峡库区雷暴气候变化特征分析

利用长江三峡库区及其周边地区38个气象站1961～2001年的逐日雷暴资料,统计、分析了三峡库区雷暴日数及其初、终日的时空分布特征。结果表明：41年来,长江三峡库区年平均雷暴日数较多,一般为34～45 d,其中库区西北部和中南部为多雷区;年际变化大,最多年比最少年一般偏多27～61 d;整个库区年雷暴日数的变化均存在不同程度的减少趋势,气候倾向率为 1～7 d/10 a;雷暴出现的季节变化很明显,4～8月为多发时段;雷暴初日库区东部早于西部,终日东西段差别不大;雷暴持续期普遍在195～239 d之间,其中西部持续时间短,东部长;大部地区雷暴初日有推后的变化趋势,推迟速率约2～6 d/10 a;终日有提前的变化趋势,且提前速率为2～4 d/10 a;库区大部雷暴期呈缩短的变化趋势,缩短速率为2～8 d/10 a。