漓江流域陆地生态系统碳储量时空特征与预测

评估生态系统碳储量,对区域生态管理具有重要意义。利用InVEST模型和PLUS模型,基于解译的土地利用数据和未来土地利用预测数据,研究2000－2020年漓江流域土地利用变化和碳储量时空特征,并预测未来不同发展情景下碳储量的变化。结果表明：2000－2020年漓江流域土地利用变化表现为耕地、林地和草地面积减少,水域、建设用地和未利用地面积增加;受土地利用变化的影响,2000－2020年漓江流域碳储量减少了0.945×10⁶ t,其中2015－2020年减幅最大;碳储量高的区域主要分布在流域西北、西南及东部高海拔地区,碳储量低的区域主要分布在流域中部平原地区且2000－2020年明显扩大,流域内的临桂区、兴安县和灵川县碳储量减少较为显著。预测2030年漓江流域在自然发展情景下碳储量会进一步下降,耕地保护情景下碳储量相较自然发展情景增加0.345×10⁶ t,生态保护情景下碳储量比自然发展情景、耕地保护情景分别增加1.540×10⁶、1.195×10⁶ t。耕地保护情景能够保护耕地数量,但建设用地扩张受到较大限制;生态保护情景能够增强固碳能力,但不能有效控制耕地面积的缩减。未来漓江流域国土空间规划需综合统筹生态保护和耕地保护措施,提升区域碳汇能力,实现绿色可持续发展。

     

基于生态系统服务价值的东北农牧交错区土地利用格局优化与评价

为完善土地规划评估指标、挖掘东北农牧交错区生态建设潜力,在明晰2001—2018年东北农牧交错区生态系统服务价值（ESV）时空特征的基础上,分别以供给服务、调节服务和支持服务三种生态功能为优先发展目标,结合CLUE-S模型提出了三种土地利用格局规划方案。结果显示：（1）2001—2018年研究区ESV总量增长9.69%,其中调节、支持和供给服务功能年均占比分别为67.25%、21.88%和6.74%;（2）三种规划方案对区域ESV提升明显,其中支持服务优先情景下ESV总量提升5.84%,高于供给服务（2.66%）和调节服务（5.19%）优先情景;（3）不同土地利用类型的环境适应性不同,研究区西北部、西南部和东部部分地区更适宜造林和退耕,ESV总量和支持服务价值的提升潜力较大,而北部和东南部地区更适宜开垦农田,供给和调节服务价值提升潜力较大。不同生态系统服务间的权衡与协同是保障区域生态与经济稳定可持续发展的关键。充分考虑政策与环境适应性等因素,对东北农牧交错区土地利用格局进行优化,将为当地规划提供理论基础和实践参考。     

陕西关中地区土地资源的优化配置

从分析陕西省关中地区土地资源利用现状结构特征及存在问题入手,运用灰色线性规划模型对土地利用结构进行优化配置。模型选取多个影响土地利用结构因子,并通过预测未来关中地区各行各业之用地需求及用地限制从而确定出各因子适当参数,进行模拟后得出典型备选方案。最后从综合效益及可行性双方面考虑,经层次分析法择出未来关中地区最优土地利用决策方案。     

Effects of acid deposition on terrestrial ecosystems and their rehabilitation strategies in China

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＣｈｉｎａｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｌａｒｇｅｓｔｃｏｕｎｔｒｉｅｓｏｆｃｏａｌｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ,ｗｈｉｃｈａｃｃｏｕｎｔｆｏｒ 75%ｏｆｔｏｔａｌｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ .Ｃｏａｌｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｉｎｃｒｅａｓｅｄｆｒｏｍ 0 .6ｂｉｌｌｉｏｎｔｏｎｓｉｎ 1 980ｔｏ 1 .2 8ｂｉｌｌｉｏｎｔｏｎｓｉｎ 1 995,ａｎｄｗｏｕｌｄｒｅａｃｈｔｏ 1 .45ｂｉｌｌｉｏｎｔｏｎｓｉｎ 2 0 0 0 .ＥｍｉｓｓｉｏｎｏｆＳＯ2 ｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｃｏａｌｃｏｎｓ…     

一个基于土地利用详查的中国土地资源利用区划新方案

文章简要总结了中国土地资源利用分区工作,进而提出了中国土地资源利用区划的原则、依据和指标体系,确立了中国土地资源利用区划体系与分级。在此基础上,基于《全国土地利用详查》的分县汇总数据,以分县为单元,把自上而下的定性分析和自下而上的定量归并两种区划途径相结合,在县域土地利用结构类型聚类分析的基础上,承继前人的相关工作,提出了一个由12个土地利用区和67个土地利用亚区构成的中国土地资源利用区划新方案,编制完成中国土地资源利用分区图。该方案首次划分出了东南沿海区和藏东南-横断山区两个土地利用区,与以往的方案相比有所创新和发展;土地利用亚区的划分则强调国土开发的重点地区和土地严重退化或生态脆弱地区,从而更具实用性。     

3种典型陆地生态系统土壤137Cs和有机碳含量研究

选择位于广东小良的自然林、光裸地和森林恢复地3种典型陆地生态系统类型,通过研究土壤137Cs和土壤有机碳(SOC)的含量与分布,分析137Cs与SOC的关系,尝试运用137Cs法研究典型陆地生态系统类型的土壤侵蚀与土壤碳动态.结果显示,自然林为研究区土壤137Cs的背景点,其0~40cm土壤中的137Cs平均活度值为(0.99±0.28)Bq/kg,137Cs背景值为(448.1±56.3)Bq/m2,0~40cm的SOC储量为5.93kg/m2.森林恢复地和光裸地土壤中没有检出137Cs,表明森林恢复地和光裸地发生了严重的土壤侵蚀.自然林土壤137Cs深度分布形态为非指数衰减形态,137Cs浓度峰值出现在次表层.自然林的各土层137Cs活度与SOC含量的相关关系不显著(P>0.1).研究区137Cs含量的背景值很低.基于137Cs法计算研究区及相似地区的SOC侵蚀量有一定局限性.     

基于优化模拟的长株潭3+5城市群碳储量时空演变与预测

土地利用/覆被变化是导致地区生态系统碳储量变化的重要原因,探析土地利用与碳储量的时空演变规律,对区域国土空间规划与生态管理、实现“双碳”战略目标具有重要意义。通过构建GeoDetector-PLUS-InVEST模型,基于多源数据分析长株潭3+5城市群2000—2020年土地利用及碳储量时空演变特征,预测2030年不同情景下的土地利用和碳储量变化,并通过空间自相关模型分析碳储量空间分布规律。结果表明：1）经过优化模拟的模型Kappa系数、FoM系数、总体精度结果比未优化模拟的结果分别高出0.81%、1.00%、0.67%;2）2000—2020年,研究区土地利用变化表现为耕地、林地、草地和水域面积减少,建设用地和未利用地面积增加;3）2000年、2010年、2020年3期碳储量分别为31.262 4×10⁸、31.218 1×10⁸和31.089 1×10⁸ t,期间碳储量共减少17.328 7×10⁶ t;4）相比2020年,2030年自然发展情景下碳储量减少12.1483×10⁶ t,城镇发展情景下碳储量减少11.746 7×10⁶ t,生态保护情景下碳储量增加14.754 0×10⁶ t,3种情景下的碳储量空间分布较为相似,具有较显著的空间集聚特征,且与土地利用情况高度相关。研究结果可为长株潭3+5城市群土地空间规划和“双碳”政策的制定提供决策参考。

     

基于碳储量最大化的流域多目标土地利用分区优化模拟—以广西西江清水河为例

土地利用变化是影响碳固存变化的重要因素,土地利用优化对实现区域碳平衡具有重要作用。以广西西江清水河流域为研究对象,基于2000年、2010年和2020年土地利用数据,通过FLUS-InVEST耦合模型预测2060年清水河流域4种模拟情景（基线情景、耕地保护情景、水域保护情景、高碳储用地保护情景）下土地利用变化与碳储量的时空发展特征;针对高、中、低碳储能力等级区域适宜发展的方向,构建基于碳储量最大化的灰色线性规划模型,优化土地利用数量结构并运用FLUS模型模拟土地利用空间布局;利用Fragstats软件分析流域上、中、下游区域不同土地利用类型的形态格局,探讨其与碳储量的相关性并提出相应的优化策略。结果表明：1）4种模拟情景下,2060年流域碳储量仅在高碳储用地保护情景下稳定提升,其他3种情景都大幅下降;2）基于优化方案,2060年流域内林地、湿地和水域面积增加,建设用地面积稳定增长,草地、耕地面积相对减少且连片耕地保持不变,流域整体碳储量增长达1.32×10⁶ t;3）流域土地利用形态格局影响碳储量,且不同流段存在空间异质性,整体上斑块呈现复杂不规则的形态和较高的聚集度、连接度,有利于提高区域整体碳储量。优化策略能更好地满足流域不同区域的发展需求并统筹流域整体发展,增加流域碳储量的同时推动总体效益最优化。

     

东北地区产业结构优化与城市土地集约利用协调性

精准识别产业结构优化与城市土地集约利用的协调状况,对于推动东北地区产业结构转型升级、协调国土空间规划及产业布局具有重要现实意义。运用耦合协调度模型及探索性空间数据分析法,深入探究了2009—2018年东北地区产业结构优化与城市土地集约利用的耦合协调水平及其空间相关性。结果表明：（1）东北地区城市产业结构合理化水平逐年降低,且区域差异程度较大;产业结构高级化水平小幅上升,但不存在明显的空间分异特征。（2）城市土地集约利用水平呈现出先上升后下降的倒“U”型演变特征,并沿着哈大交通经济带的中心城市向两侧梯度递减。（3）产业结构合理化、产业结构高级化与城市土地集约利用协调度分别呈现先上升后下降及稳步上升的演变态势。两协调度均以大连、哈尔滨等城市为中心向外辐射,呈现“多中心多圈层”的空间分布特征。（4）城市两系统协调度存在显著的空间正相关,但显著性逐年减弱,其中高—高聚集类型主要集中在辽中南城市群,低—低聚集类型集中在黑龙江东部城市群。     

基于景观结构的区域生态风险分析

以深圳市龙华镇为中心的324km²正方形区域为例,以1988～1996年期间的5幅景观遥感解译图为基本信息源,根据不同时段景观元素的结构特征,构造一个综合性生态风险指数,利用系统空间采样方法对生态风险指数进行变量空间化．通过对生态风险指数采样结果进行半变异函数分析和空间插值,可以解释生态风险的空间特征和内在形成机制．结果表明,1988～1996年,工作区内的生态风险强度不断增加,区域分布的不均匀性增大;南北方向为景观人为改造活动的主方向;沿梅澜和石龙两条高速公路沿线形成两条带状高生态风险区域,其中龙华镇中心及周围地区是急需采取保护性措施的重点区域．     

Evaluating climate impacts on carbon balance of the terrestrial ecosystems in the Midwest of the United States with a process-based ecosystem model

The Midwest of the United States includes 12 states and accounts for about a quarter of the total United State land area. In recent years, there is an increasing interest in knowing the biomass potential and carbon balance over this region for the past and the future. In this study, we use the Terrestrial Ecosystem Model (TEM) to evaluate these quantities in the region from 1948 to 2099. We first parameterize the model with field data of major crops, including corn (Zea mays), soybean (Glycine max), and wheat (Triticum spp); then the model is applied to the region for the historical period (1948–2000). Next, we evaluate the simulated forestry biomass with forest inventory data, the agricultural net primary production (NPP) with agricultural statistics data, and the regional NPP with a satellite-based product at the regional scale. Our results show that the simulated annual NPP for the Midwest increased by 1.75% per year and the whole Midwest terrestrial ecosystem acted as a carbon sink during 1948–2005. During the 21st century, vegetation and soil carbon fluxes and pools show an increase trend with a great inter-annual variability. The ecosystems serve as a carbon sink under future climate scenarios. NPP in the Midwest will increase and net ecosystem production (NEP) will also increase and show an even larger interannual variability. This study provides the information of the biomass and NEP at a state- level in the Midwest, which will be valuable for the region stakeholders to better manage their land for the purpose of increasing carbon sequestration on the one hand and meeting the increasing demand of biomass on the other.     

基于InVEST-PLUS模型的碳储量空间关联性及预测——以广东省为例

构建土地利用碳储量数据库,基于InVEST模型Carbon模块,得到广东省1990~2020年碳储量时空分布情况.用Moran’s I指数和Getis-Ord Gi^*分析格网尺度下碳储量时空分布特征,用Anselin Local Moran’s I得到LISA集聚图.然后运用PLUS模型和14个土地利用驱动因子预测2050年土地利用及其碳储量分布.结果表明,土地利用变化直接影响区域碳储量高低,林地、草地等具有生态服务功能地类碳密度最高,分别是188.44,329.34Mg/hm².碳储量空间格局整体呈现出中部低、北部高、东西中等的特点.碳储量空间分布特征与土地利用特征一致,碳储量显著高值集聚区域分布在建设用地少、生态用地多且连片的粤北地区,显著低值区域分布在国土开发强度和生态用地破碎化程度高的珠三角地带.在自然发展情景下,到2050年广东省土地利用碳储量将减少4327.21万Mg,随着国土空间进一步开发,环珠江口沿岸城市碳储量持续下降.增加植被生态系统碳储量,是实现碳中和的重要手段之一.要继续维持粤北山区生态保护屏障的重要地位,减缓珠三角城市土地开发强度,提高建设用地集约节约能力,形成平衡协调的土地利用和碳储量格局.     

基于比较优势理论的中国区域种养结构时空格局演变分析

研究种植业与养殖业的生产格局及演变趋势是优化种养结构的重要基础,对保障我国粮食安全具有重要意义。基于全国2000年和2017年335个地市的种养业生产数据集,利用比较优势理论分析了我国主要作物和畜产品区域比较优势的时空格局演变。结果显示:（1）近 17年,种植业和养殖业生产的区域比较优势空间格局上均无显著变化,肉类产出的优势区域呈扩散趋势;（2）饲料粮（玉米和大豆）生产的优势区域与精饲料消耗为主的牲畜（猪、禽类）优势区域并不匹配。为提升我国农业生产的种养结合水平,提出以下建议:区域种植业和养殖业的结构需进行合理化调整;根据区域种植业规模来确定养殖业规模;在区域尺度上合理布局有机肥加工厂;加强有机肥施用技术的研发;加大对养殖企业粪污处理方面的监管力度。     

中原城市群区域碳储量的时空变化和预测研究

为了有效评估中原城市群碳储量,运用灰色预测模型获取动态碳密度数据,结合Dyna-CLUE模型和InVEST模型,动态评估2005~2030年土地利用变化下不同情景的碳储量演变特征,以及城市发展对碳储量的影响.结果表明,2005~2020年中原城市群碳储量分别为1689.59×10⁶t、2035.36×10⁶t、2066.34×10⁶t和2093.05×10⁶t,呈现持续增加趋势;2030年经济发展情景、生态保护情景和经济生态协调发展情景下碳储量分别为2162.45×10⁶t、2179.39×10⁶t和2174.28×10⁶t,经济发展情景下碳储量最低,生态保护情景下碳储量最高.碳储量变化与土地利用面积变化密切相关,主要表现为耕地面积的下降导致其碳储量减少约250×10⁶t,林地面积的扩张导致其碳储量增加约103.4×10⁶t,建设用地的扩张导致其碳储量增加约87.77×10⁶t;耕地和草地面积与总碳储量呈较弱的负相关关系,林地、水域、建设用地和未利用地面积与总碳储量呈较强的正相关关系.2005~2030年中原城市群30个城市的碳储量分别为11.38×10⁶t~214.24×10⁶t,碳储量的变化反映出城市土地碳排放在2030年之前已经达到峰值,且经济生态协调发展情景可能更适合未来城市发展的目标.     

长白山不同生态系统地下部分生物量及地下C贮量的调查

论文在收集已有资料的基础上,补充调查了长白山自然保护区中沿不同海拔高度形成的不同森林生态系统的细根生物量和一些森林类型的根系总生物量,并且对自然环境因子对根系生物量的影响进行了相关分析。研究表明,由高海拔到低海拔(岳桦林、苔藓岳桦暗针叶林、暗针叶林过渡带、苔藓红松暗针叶林、红松针阔混交林)树木细根(<2mm)生物量分别是458.92gm^-2、537.42gm^-2、390.35gm^-2、397.25gm^-2和660.21gm^-2;根系总生物量分别是2578.00gm^-2、2794.00gm^-2、2680.00gm^-2、3459.25gm^-2和5155.00gm^-2。分别对细根生物量和根系总生物量与降水量和活动积温之间进行相关性分析时,发现细根生物量与不同海拔高度的活动积温和降水量没有明显的相关性;而根系生物量与这些因子存在着指数相关关系。该研究同时对不同海拔高度根系中的C、N含量和土壤中有机质的含量进行了分析和测定。结合已有的倒木和凋落物的资料,估算了长白山自然保护区中沿不同海拔高度形成的不同森林生态系统地下C的贮量。在长白山自然保护区内,由高海拔到低海拔,林地C贮量分别是15493.88gm^-2、21005.74gm^-2、19819.24gm^-2、14232.51gm^-2和7344.02gm^-2。     

中国煤炭供应行业格局优化及排放

随着中国经济发展进入新常态,煤炭行业正在发生巨大的变化。为降低中国未来煤炭供应行业总成本,在收集和分析行业现有格局及相关政策的基础上,研究优化未来中国煤炭产、运格局;并通过分析各地区煤炭供应行业的各个环节,最终核算出碳排放系数,再利用这些系数对优化格局下的煤炭活动产生的碳排放进行测算。结果显示：（1）在现有格局的基础上,在资源和政策的约束下,中国煤炭开发将不断集中化,山西、陕西、内蒙古、宁夏、甘肃、新疆的开发规模不断扩大,到2030年占全国总生产比例将近88%,比2015年提高17%;（2）煤炭调运压力先增后减,新疆、西南、东北等地区铁路运力不足,需不同程度地扩能;（3）2020年煤炭供应行业总排放约6.41亿t CO₂当量,单位供应排放比2015年降低8.75%,2030年总排放约5.26亿t CO₂当量,单位供应排放比2015年降低15.34%。在此基础上具体分析各地区煤炭生产、运输及排放情况,并提出了中国煤炭产业发展的相关对策建议,为煤炭行业相关决策和碳减排工作提供一定的支撑。     

土地利用/覆盖变化混合动态监测方法研究

针对当前土地利用/覆盖变化动态监测中常用的分类后比较法中存在的误差累积 ,夸大变化程度的缺陷 ,提出了把变化矢量分析和分类后比较法相结合进行混合动态监测的新方法。从北京市海淀区的实例研究来看 ,尽管该方法对单景图像分类精度提高不明显 ,却可以大大降低常规分类后比较法中误差累积的程度 ,改善了常规分类后比较方法中误差累积、出现不合理变化类型的缺陷 ,从而得到较为准确的土地利用/覆盖变化定量信息。     

黄土丘陵区土地利用变化对深层土壤有机碳储量的影响

通过研究黄土丘陵子午岭林区5种典型土地利用类型土壤剖面有机碳分布特征,分析了天然乔木林转变为人工乔木林、天然乔木林转变为农田、天然灌木林转变为农田及撂荒后土壤有机碳变化特征.同时,以浅层(0~100 cm)土壤为对照,探讨了土地利用变化对深层(100~200cm)土壤有机碳储量的影响.结果表明,在0~200 cm剖面上,天然乔木林、天然灌木林、人工乔木林、撂荒地、农田土壤有机碳含量分别为5.85、3.96、4.98、3.09、3.20 g·kg-1,天然乔木林、人工乔木林土壤有机碳含量显著高于天然灌木林、撂荒地和农田(p0.05).各土地利用类型下浅层和深层土壤有机碳含量分别占0~200 cm土壤有机碳含量的58%~73%和27%~42%,不同土地利用类型间浅层土壤有机碳含量差异显著,但深层土壤有机碳含量差异不大.土地利用变化对土壤有机碳储量影响显著.天然乔木林转变为人工乔木林、天然乔木林转变为农田、天然灌木林转变为撂荒地、天然灌木林转变为农田4种土地利用转变方式0~200 cm土壤有机碳储量分别减少了9.68、52.90、20.20、12.49 t·hm-2,减幅为7%、39%、21%、13%,其中,浅层土壤减少了2%~48%,深层土壤减少了12%~22%.相对于林地开垦为农田而言,农田退耕还林后土壤有机碳的恢复要慢得多.研究结果揭示了浅层和深层土壤有机碳对土地利用变化的敏感性,反映了深层土壤有机碳具有较大的稳定性.     

环境规制对区域碳排放时空差异的影响——基于东北三省32个地级市的实证分析

基于2007-2016年东北三省地级市面板数据,结合夜间灯光指数核算地级市碳排放,运用基尼系数、莫兰指数、热点分析等方法,实证分析了不同环境规制对东北三省地级市碳排放的空间效应.结果发现:①区域碳排放总量、人均碳排放量、碳排放强度和单位面积碳排放量呈现正向空间自相关,碳排放的热点区域在相邻地区发生转移,且都有排放中心区...     

Regionalization based on spatial and seasonal variation in ground-level ozone concentrations across China

Owing to the vast territory of China and strong regional characteristic of ozone pollution,it's desirable for policy makers to have a targeted and prioritized regulation and ozone pollution control strategy in China based on scientific evidences. It's important to assess its current pollution status as well as spatial and temporal variation patterns across China.Recent advances of national monitoring networks provide an opportunity to insight the actions of ozone pollution. Here, we present rotated empirical orthogonal function(REOF)analysis that was used on studying the spatiotemporal characteristics of daily ozone concentrations. Based on results of REOF analysis in pollution seasons for 3 years' observations, twelve regions with clear patterns were identified in China. The patterns of temporal variation of ozone in each region were separated well and different from each other, reflecting local meteorological, photochemical or pollution features. A rising trend in annual averaged Eight-hour Average Ozone Concentrations(O_3-8 hr) from 2014 to 2016 was observed for all regions, except for the Tibetan Plateau. The mean values of annual and 90 percentile concentrations for all 338 cities were 82.6 ± 14.6 and 133.9 ± 25.8 μg/m~3,respectively, in 2015. The regionalization results of ozone were found to be influenced greatly by terrain features, indicating significant terrain and landform effects on ozone spatial correlations. Among 12 regions, North China Plain, Huanghuai Plain, Central Yangtze River Plain, Pearl River Delta and Sichuan Basin were realized as priority regions for mitigation strategies, due to their higher ozone concentrations and dense population.