基于PLUS模型和InVEST模型的南京市生态系统碳储量时空变化与预测

土地利用变化对陆地生态系统碳储量变化有着重要影响,研究土地利用变化与碳储量的空间格局,有利于优化国土空间布局,协调生态保护与土地开发利用之间的关系。以南京市域为研究区,基于2000—2020年土地利用数据,采用InVEST模型对此20年间南京市土地利用变化及碳储量变化进行分析,同时采用PLUS模型预测不同发展情景下2040年南京市碳储量分布,结果表明：(1)土地利用变化直接影响研究区碳储量。2000—2020年,城市建设用地扩张65.62%,耕地、林地和草地随之减少,南京市碳储量减少2.62×10⁶ t;(2)根据预测,到2040年,在耕地保护情景下,碳储量下降最少,仅下降2.44×10⁵ t;在生态保护情景下,碳储量下降1.56×10⁶ t;在城镇发展情景下,碳储量下降最多,下降1.78×10⁶ t;在自然发展情景下,碳储量下降1.62×10⁶ t。这表明采取耕地保护和生态保护政策,可以有效控制碳储量减少;(3)碳储量空间分布特征与土地利用分布保持一致,对于碳储量较高的区域,...     

基于InVEST模型的河北省陆地生态系统碳储量研究

研究土地利用变化对生态系统碳储量的影响可为区域碳库管理提供科学依据。以1990—2015年河北省土地利用数据为基础,分析土地流转方向,利用InVEST模型对建设用地侵占生态用地导致的陆地生态系统碳储量减少进行定量评估。结果表明,河北省碳密度较高的植被类型为沼泽湿地和落叶阔叶林,碳储量高值区主要集中在河北省西北部海拔相对较高的山地林区,碳储量低值区主要集中在南部平原区;1990—2015年河北省陆地生态系统碳储量累计减少44.48 Tg,建设用地扩张导致的碳储量减少29.23 Tg,引起碳储量减少的土地利用变化中,建设用地扩张占比最高;石家庄市建设用地扩张规模最大,碳储量减少8.83 Tg,承德市碳储量减少最少,碳储量减少0.44 Tg。河北省陆地生态系统碳储量呈下降趋势,建设用地扩张是导致碳储量下降的主要原因,其对不同区域碳储量的影响程度不同,扩张规模直接影响碳储量变化速率。     

基于InVEST模型的太行山沿线地区生态系统碳储量时空分异驱动力分析

提升区域的碳汇能力是中国生态文明建设的重点战略方向,是促进经济社会发展绿色转型的重要举措。太行山区是中国华北地区重要的生态屏障,其生态系统拥有良好的碳汇能力。研究太行山区生态系统碳储量时空分异特征及其影响驱动机制,对华北地区落实国家“双碳”工程建设,提升区域释氧固碳能力,乃至全面提升区域生态环境质量具有重要的意义。以太行山区为例,基于2005、2010、2015、2020年太行山区四期土地覆盖及碳密度数据,使用InVEST模型估算研究区碳储量,使用地理探测器探索驱动碳储量空间分异的主要因子,分析驱动机制。研究结果表明,(1)在2005—2020年期间,太行山区的土地利用类型发生明显变化。林地、建设用地土地利用面积增加,耕地、草地土地利用面积减少。耕地和草地主要转化为建设用地,同时也有一部分耕地转化为林地。(2)太行山区碳储总量在1.48×10⁹—1.50×10⁹t之间,整体逐渐增加。从土地类型来看,碳储量占比由大到小依次为：林地、耕地、草地、建设用地、水域、未利用地。林地增加是太行山区碳储量增加的主要原因;(3)太行山区碳储量空间分异主要受地...     

中国农田作物植被碳储量研究进展

作物植被碳储量是全球陆地生态系统碳库的重要组成部分。中国农田作物植被碳储量的估算主要采用参数估算法、遥感资料反演法和环境参数模型法。通过对中国近几十年来全国和区域尺度作物植被碳储量的估算研究,获得了一些作物的经济系数、含碳率和作物收获部分水分系数等估算参数值,探讨了遥感反演和环境参数模型方法,并提出加强农田基本建设、改进农业生产技术与管理、调整作物结构和加强作物秸秆利用等固碳措施。目前对中国农田作物植被碳储量的估算仍存在较大的不确定性,获取的估算参数尚不充分,估算方法和模型有待完善,对作物植被碳储量变化的源/汇效应尚未取得统一认识。虽然在农田生态系统中土壤碳储量（密度）普遍大于作物植被碳储量（密度）,但作物植被碳储量仍然是一个数量可观、并有增加潜力和可能的碳库,其大小及秸秆利用情况直接影响着土壤碳库。因此,对农田作物植被碳储量应分时段和区域具体分析,才能认识其源/汇效应。今后应在以下几方面进一步加强作物植被碳储量的研究：进一步完善和改进估算方法;加强作物植被碳储量估算及固碳措施的区域个例研究,探索不同空间尺度作物植被碳储量的尺度转换;开展作物碳储量动态及固碳机理的综合研究。此外,还应就气候变化与作物植被碳储量的相互耦合关系进行探讨。     

三江平原泥炭地过去10ka泥炭储量与碳储量的模型估算

三江平原是中国泥炭地主要集中区域之一,其泥炭储量与碳储量对中国泥炭地碳收支平衡有着重要影响.该类研究目前多数是基于野外样点采集数据的整合分析,本研究通过利用全新世泥炭模型(HPM)估算三江平原10 000年(10 ka)至今的泥炭储量与碳储量,并与已有文献结果进行对比分析.结果表明:三江平原泥炭发育高峰期约为距今9 ka和2 ka左右,7 ka和8 ka左右泥炭地发育极少或忽略不计;总泥炭储量约为0.086 Pg(0.074-0.106 Pg),其中碳储量约为0.025 Pg(0.022-0.031 Pg).尽管由于泥炭地性质不同等原因使得结果与已有文献有一些误差,但对结果的分析也验证了这一方法的可行性,值得进一步研究与完善.     

1987-2008年南四湖湿地植被碳储量时空变化特征

利用研究区1987、1997和2008年的LandsatTM／ETM＋卫星遥感数据,结合实地采样调查和收集的资料,计算3个时期山东省南四湖湿地各植被类型的面积和碳储量;同时依照不同覆被类型（植被类型）的平均碳储量将各覆被类型的斑块划分为不同储碳等级,绘制3个时期的南四湖湿地植被碳格局图,分析植被碳储量的时空变化特征、变化产生的原因和变化对湿地的潜在影响。研究结果表明：研究前期（1987年）植被储碳格局存在着明显的植被碳储量以湖南北中心线向两岸增大的带状特征,研究中后期（1997-2008年）带状储碳格局不断破碎化并最终消失。整个研究期高储碳等级的斑块面积不断减小,低储碳等级的斑块面积增加。湿地植被碳储量呈现前期基本稳定后期显著减少的特征,1987、1997和2008年湿地植被碳储量均值分别为1．07、1．08和O．64TgC,1987-1997年湿地植被碳储量平均年增加0．001TgC,变化幅度不大;1997-2008年年减少0．04TgC,下降较明显。其中自然植被碳储量在整个研究期内持续减少,人工植被碳储量呈现先增加后减少的波动变化特征,分析认为这一变化特征产生的主要原因是南四湖地区多因子驱动的土地覆被变化活动。通过区域湿地植被的碳平衡动态分析认为,植被碳储量（碳库）的减少可能会导致整个湿地碳储量的入不敷出,使整个湿地碳汇能力下降甚至可能变为碳源。     

基于PLUS模型和InVEST模型的昆明市生境质量研究

城镇化发展导致的土地利用变化是影响生境质量的首要因素,而生境质量对生物多样性保护和生态环境修复具有重要意义。以昆明市为研究区,通过获取2000—2020年土地利用数据,利用PLUS模型模拟2030年土地利用变化情况,再结合InVEST模型对昆明市生境质量进行研究。结果如下：(1)昆明市主要地类为耕地、林地和草地。2000—2020年耕地、林地、水体面积分别减少926.18 km²、28.03 km²、30.05 km²,建设用地和草地分别增加了925.36 km²和95.24 km²。(2) 2000—2020年昆明市生境质量持续降低,处于中上水平且呈现两极化趋势。低生境分布在昆明市南部城市群;较低生境聚集在昆明市东部,与较高生境相互交错分布在整个研究区;高生境主要分布在西面的山区。同时,低生境面积不断增加,高生境面积逐渐减少。(3) PLUS模型模拟出来的2030年昆明市土地变化中,建设用地进一步扩张,耕地、林地、草地面积持续减少;模拟得到的平均生境质量相较于2020年整体下...     

辽宁省森林植被碳储量及其动态变化

森林是陆地生态系统的主要组成部分,在全球碳循环中起着十分重要的作用。利用1990─2010年间5期的森林资源清查资料,采用森林植被生物量换算因子连续法,估算了辽宁省森林植被碳储量和碳密度,并分析其动态变化。结果表明:在1990─2010年间,辽宁省森林面积增加了17.05×105 hm2,年均增长率为1.70%。辽宁省5次(1989─1993、1994─1998、1999─2003、2004─2008、2009─2013年)森林资源清查期的植被碳储量分别是87.10、100.78、108.04、122.06、141.80 Tg,年均增长率为2.47%,这说明辽宁省森林起着碳汇作用。乔木林、疏林和灌木林、经济林碳储量分别增加50.90、2.97、0.83Tg,碳储量平均年增加量分别为2.55、0.15、0.04 Tg·a-1。在不同植被类型中,阔叶林的碳储量和碳密度均大于针叶林,其中,栎类、杨树及阔叶混交林是阔叶林碳储量的主要贡献者,而在针叶林中,落叶松、油松占主导地位。在不同龄级的乔木林中,幼、中龄林碳储量所占比重大。在现阶段(2010年),辽宁省乔木林碳储量分别为121.49 Tg,碳密度为31.12 Mg·hm-2。幼龄林和中龄林的面积占总面积的73.38%,碳储量占总碳储量的60.12%,其碳密度仅为19.52和36.18 Mg·hm-2,远低于成熟林的碳密度(54.32 Mg·hm-2)。可知现阶段辽宁省森林具有幼龄林和中龄林面积大、林龄小和平均碳密度低的特点,因此随着幼龄林和中龄林的碳密度和碳储量的不断增长,未来辽宁省森林植被的碳汇功能将进一步增强。     

广东省森林植被碳储量空间分布格局

基于广东省2007年森林资源清查档案数据,采用材积源生物量法,量化广东省森林植被碳储量,研究广东省森林植被碳储量空间分布格局。结果表明,广东省森林植被碳储量为246.35Tg,碳密度为22.96mg·hm-2。受人为干扰和环境因素的影响,广东省森林植被碳储量在不同经济区和流域空间分布格局严重不均。就不同经济区而言,粤北及周边经济区森林植被碳储量最大,达180.22Tg;珠三角经济区次之,为34.60Tg;接着是粤西沿海经济区,为21.49Tg;粤东沿海经济区最小;仅为10.04Tg。在不同流域方面,森林植被碳储量依次为：北江流域〉东江流域〉西江流域〉韩江流域〉其他流域。广东省乔木林碳储量为202.85Tg,以中幼龄林为主,占77.1%;乔木林龄组结构与碳密度近乎成正比关系,存在较大的相关性。     

西双版纳森林植被碳储量动态与增汇潜力研究

科学评估区域森林碳储量动态与增汇潜力对理解陆地碳循环具有重要的意义。本文基于生物量转换因子连续函数法,对西双版纳1993—2006年间森林植被碳储量与碳汇潜力进行了研究,结果表明,（1）西双版纳1993—1994年间森林植被整体碳储量为60 770 378.37 t,碳汇增量表现为栎类（Quercus L.）〉经济林〉思茅松（Pinus kesiya）〉其它阔叶〉桤木（Alnus cremastogyne）,主要森林类型的碳密度范围为15.08～74.76 t.hm-2;2005—2006年间森林植被整体碳储量为62 347 715.19 t,比1994—1993年间上升2.60%,碳汇增量均表现为其它阔叶〉经济林〉栎类〉思茅松〉桤木〉杉木（Cunninghamia lanceolate）〉其它针叶,主要森林类型的碳密度范围为8.60～70.90 t.hm-2。（2）2005—2006年间,景洪森林植被整体碳储量为23 299 801.23 t,碳密度范围为8.78～73.35 t.hm-2;勐海森林植被整体碳储量为14 058 043.42 t,碳密度范围为7.95～59.51 t.hm-2;勐腊森林植被整体碳储量为25 050 562.32 t,碳密度范围为8.46～98.73 t.hm-2。可见,1993—2006年间,西双版纳森林植被起到了重要的碳汇功能,且其碳汇功能呈上升趋势。     

黄河下游灌区土壤碳储量及碳密度分布

土壤碳（C）,特别是土壤有机碳（SOC）,对于提高作物产量和减少温室气体排放具有重要影响,深入理解 SOC 空间分布特征对于未来区域生态环境和农业的可持续发展也具有重要作用。黄河下游引黄灌区是我国重要的粮、棉生产基地,具有50年以上的引黄灌溉历史,长期引黄灌溉对区域土壤C储量和分布的改变毋庸置疑。以往关于土壤C的估算多集中于较大尺度,受采样数据量和大区域环境因素复杂变异影响,结果经常出现较大差异,并且对于大型水利灌溉对土壤 C 分布的长期影响研究较少,尤其对于我国黄河下游引黄灌区土壤 C 分布的研究稀缺。本文通过收集黄河下游鲁、豫灌区相关统计资料,灌区土壤、水文资料等,分7层（0～5 cm、5～10 cm、10～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～80 cm、80～100 cm）采集0～1 m剖面土壤样品,利用GIS空间差值、空间统计方法,分析不同土层、土地利用、土壤类型碳储量和碳密度（CD）空间分布特征,为研究区长期引黄灌溉条件下生态农业的发展提供依据。结果表明研究区（面积54153 km2）1 m土层总碳（TC）储量为1045.13 Tg,SOC储量达815.76 Tg,其0～20 cm,20～40 cm,40～60 cm,60～80 cm和80～100 cm分别占23.44%,20.06%,18.95%,18.83%,18.72%。估算1 m土层耕地和荒地SOC储量分别约为610 Tg和18.99 Tg,而草地和林地仅为25.97 Tg和16.41 Tg;不同土壤成土类型之间,半水成土所占的比例最大（约77.82%）,初育土最小（约5.49%）。1 m土层平均总碳密度（TCD）为（19.37±1.48） kg·m^-2,而平均有机碳密度（SCD）为（15.12±1.14） kg·m^-2,其变化范围从荒地的（14.98±0.91） kg·m^-2到林地的（16±1.15） kg·m^-2,同一或不同土地利用类型各层储量变化略有不同,主要是受人类活动、植被凋落物输入以及地下水环境等影响。不同的土壤类型间SCD则介于?     

新疆森林植被碳储量预测研究

森林在固碳与应对气候变化方面起着重要作用。在区域空间尺度上,如何准确预测森林碳储量仍是热点与难点。以新疆主要森林类型常绿针叶林、落叶针叶林、落叶阔叶林和针阔混交林为研究对象,综合激光雷达树高数据与森林调查数据,采用幂函数模型估算新疆森林植被生物量并转换为碳密度,基于森林植被生物量利用Logistic模型与Gompertz模型估算新疆森林年龄获得新疆森林年龄空间分布图。在构建适合新疆主要森林类型的年龄与碳密度模型的基础上,预测2030年和2060年新疆森林植被碳储量与碳汇速率。结果表明,(1)构建的适合新疆主要森林类型生物量和森林年龄的估算模型以及森林年龄与碳密度的生长模型拟合度和显著性水平都较高,通过验证确定了对应的最优模型及参数。其中新疆森林生长模型表现出随林龄增加碳密度逐渐增加,到达成熟林后碳密度逐渐趋于稳定的特征。(2)2019年新疆森林年龄与碳密度空间分布大致呈现西高东低,北高南低的格局,与不同森林类型的环境适应能力及生长速率有关。2019年新疆森林的平均生物量、平均碳密度和年龄分别为147.84 Mg·hm^-2、73.92 Mg·hm^-2     

不同密度侧柏人工林碳储量变化及其机理初探

以徐州侧柏Platycladus orientalis（Linn）Franco人工林为研究对象,运用生物量转化方程及土壤调查数据探讨了1 679、2 250和3 074株.hm-2的3种密度对生态系统碳储量的影响及其机理。结果表明,①乔木层、土壤层和生态系统的碳储量均随林分密度的增加而明显减少,灌草层碳储量在低林分密度最大,而枯落物层碳储量在中林分密度最大。低林分密度生态系统的碳储量是94.11 t.hm-2,分别是中密度和高密度生态系统的碳储量1.19倍和1.28倍,而这种差异主要是由乔木层和土壤层碳储量差异引起的。②林分密度对细根生物量的影响不显著（P〉0.05）,而细根形态随林分密度的增加表现为低级根中1、2级根直径变粗,根长先变长后变短,比根长变短（P〈0.05）;而高级根中的5级根直径显著变细,根长和比根长变长（P〉0.05）。③林分密度对细根生物量的影响与乔木层、土壤层和生态系统碳储量的变化规律具有较高的一致性,均为低密度下最大,高密度下最小。因此,细根生物量可能是导致系统碳储量变化的主要因素之一。     

中国竹林生态系统的碳储量

利用中国4次森林资源清查资料以及中国森林生态定位观测研究站(CFERN)的观测数据,估算了中国1977-2003年期间4个时期竹林生态系统的碳储量,并对其垂直分配结构特征、时空动态格局和贮碳潜力进行了分析.竹林的总碳储量结果为1977-1981年期间537.6Mt C,1984-1988年期问598.61Mt C,1994-1998年期间710.14 Mt C,1999-2003年期间837.92Mt C,期间浙江、江西、福建、湖南、广东和四川六省是中国竹林碳库的主要组成部分,占80.04%-83.13%.垂直分配结构基本相似,植被层占总碳储量的23.84%～24.49%,枯落物层占0.93%～0.96%,土壤层占的74.55%～75.23%.1999-2003年期间中国竹林生态系统碳素现存量为837.92 Mt C,10年后贮碳量将达到837.92 Mt C,并以C 54.81Mt·a-1.的平均积累速率递增.     

重庆四面山五种人工林土壤有机碳储量研究

对重庆四面山杉木纯林、杉木×马尾松、杉木×马尾松×木荷、木荷×石栎×枫香×香樟、木荷×石栎人工林进行了有机碳储量研究。运用网格取样法取样,每个样地各层各取样81个,共计取样810个。结果表明：（1）林分类型不同,A层土壤有机碳含量总体差异显著（p〈0.05）。在此五种林分类型中,土壤平均有机碳含量以杉木人工纯林为最高,石栎木荷枫香香樟人工混交林为最小;B层土壤有机碳含量总体差异不显著（p〉0.05）。在垂直剖面上,五种人工林均差异显著（p〈0.05）,且表现出随着土层深度的增加,林下土壤有机碳含量随之减小,体现出土壤有机碳含量的表聚作用。（2）有机碳储量规律基本与土壤有机碳含量规律一致。在垂直剖面上,此五种人工林有机碳储量均差异显著（p〈0.05）,表现出随着土层深度的增加而减小的规律。不同林种类型、同一土层深度或是不同土层深度、同一林种类型其有机碳储量变异系数大小均不一样,这说明此五种林地土壤普遍存在空间异质性且其异质程度不一样。（3）就 A 土层而言,本研究区五种人工林平均有机碳密度为5.34 kg·m^-2,比相关研究的重庆市土壤有机碳密度3.11 kg·m^-2,全国森林土壤有机碳密度4.24 kg·m^-2,全国土壤有机碳密度2.67kg·m^-2等分别多出71.70%,25.94%,100%。     

多情景下珠江三角洲地区土地利用变化对生态系统服务的影响预测

土地资源的有序开发是区域可持续发展的基础,针对未来不同情景下土地利用变化对区域生态系统服务的影响进行科学评估与预测,可以为城市可持续发展规划提供科学参考。以珠江三角洲(珠三角)地区为研究区域,采用PLUS模型模拟不同情景下土地利用变化,结合InVEST模型对各情景下产水量、土壤保持量、生境质量、碳储量和水质净化服务及其变化进行预测,构建综合生态系统服务指数从空间上反映各生态系统服务供给量,分析2040年不同情景下土地利用变化对生态系统服务的综合影响。结果表明：(1)PLUS模型模拟精度较高,可用于合理预测珠三角土地利用变化。(2)在自然发展情景下,仅土壤保持服务供给水平得到提高;在城市发展情景下,除水质净化服务损失严重外,其他服务供给损失变化与自然发展情景相似;在生态保护情景下,生境质量和碳储量提升幅度最大,而产水量下降幅度最大;在可持续发展情景下,水质净化能力损失最严重。(3)2040年不同情景下珠三角综合生态系统服务指数空间分布格局相似,与2020年相比,生态系统服务总体水平将有所提高,但整体上预测平均值较低。该研究可为未来珠三角土地利用规划提供参考建议,为协调土地利用与生态保护管...     

土壤有机碳储量估算的影响因素和不确定性

土壤作为陆地生态系统最大的碳库和碳循环过程的关键环节,其源、汇的变化直接影响全球碳平衡,因此,土壤有机碳储量估算成为生态领域的重要研究内容之一。通过比较不同研究者在不同研究尺度上报道的有机碳储量的研究结果,发现这些研究结果较不一致。分析认为导致土壤有机碳储量评估结果存在较大差异的原因,主要是来自于采样过程中人类干扰以及气候变化等环境要素的波动,特别是研究者所采取的不同估算方法和背景资料。从环境要素（外因）和估算方法（内因）两个角度出发,提出了土壤有机碳储量的研究意义,阐述了造成土壤有机碳储量估算的不确定性和目前研究中存在的问题,并在此基础上,对其未来研究方向和重点进行了展望。     

中国水稻土有机和无机碳的空间分布特征

农业土壤碳库对陆地生态系统碳循环的研究具有重要意义。水稻土是中国主要的耕作土壤,在土壤碳固定研究中具有现实意义。文章根据最近建成的中国1∶100万数字化土壤图和全国1490个水稻土剖面数据,估算我国水稻土碳密度和储量,并进一步分亚类和区域研究了水稻土碳库的分布特征。结果表明,中国水稻土面积为45.69×104km2,占我国土壤总面积的4.92%。中国水稻土无机碳的分布面积为5.93×104km2,仅占水稻土总面积的13%。水稻土碳密度具有高度的空间变异性,水稻土剖面0~100cm有机碳密度介于0.53kg·m-2~446.2kg·m-2之间,无机碳密度介于0.05kg·m-2~90.03kg·m-2。水稻土表层0~20cm有机碳密度介于0.17kg·m-2~55.38kg·m-2之间,无机碳密度介于0.01kg·m-2~21.85kg·m-2。中国水稻土剖面0~100cm和表层0~20cm碳总储量分别为5.39Pg和1.79Pg。水稻土碳储量以有机碳为主,约占水稻土碳总储量的95%,水稻土剖面0~100cm和表层0~20cm有机碳储量分别为5.09Pg和1.72Pg。水稻土无机碳储量较低,仅占水稻土碳总储量的5%左右,水稻土剖面0~100cm和表层0~20cm无机碳储量分别为0.30Pg和0.07Pg。