中国南北过渡带生态系统碳储量时空变化及动态模拟

山地是全球变化的敏感地带,对生态安全与发展具有重要作用,山地生态系统服务变化和生态环境承载力是地理学与生态学的研究热点。以中国南北过渡带的主体秦巴山地为研究对象,采用CA-Markov模型与InVEST模型模拟和预测（2000—2040年）不同土地利用情景下秦巴山地生态系统碳储量变化,运用热点分析（Getis-Ord G_i^*）探讨秦巴山地生态系统碳储量的空间分布差异。结果表明：（1）2000—2040年,研究区土地利用/土地覆被变化主要是耕地、林地、草地和建设用地。（2）2000—2020年,碳储量增加1.12×10⁷ t;2020—2040年自然增长情景下,碳储量损失剧烈,减少50.24×10⁷ t;生态保护情景下,碳损失幅度明显变弱,减少29.52×10⁷ t,说明采取生态环境保护政策,能够有效控制碳储量减少。（3）土地利用/土地覆被与生态系统碳储量的变化呈现显著的一致性,土地利用数量变化决定了生态系统碳储量的质量和空间分布格局。（4）随着海拔抬升,碳储量呈现出“先增后减”的趋势;随着坡度升高,碳储量呈现出“W”型变化趋势。（5）热点分析结果显示,2000—2020年间,碳储量热点区和冷点区零散分布在研究区内;2040年自然增长情景下,碳储量冷热点分布范围有逐渐变大的趋势;2040年生态保护情景较2020年,秦巴山地生态系统碳储量的冷热点分布范围整体变化不大。     

近20年重庆市主城区碳储量对土地利用/覆被变化的响应及脆弱性分析

土地利用/覆被变化（LUCC）是影响区域生态系统碳储量变化的重要驱动因素,探明碳储量对LUCC的响应及脆弱性,对区域实现“双碳”战略目标具有重要意义。以重庆市主城九区为例,运用InVEST模型研究了近20年主城区碳储量对土地利用转移的响应,采用潜在影响指数（PI）评估了该区域生态系统碳储量服务的脆弱性。结果表明：（1）2000—2020年间,主城区耕地面积减少743.29 km²,建设用地面积急剧增加773.48 km²。前10年土地转移面积6.05%,后10年转移13.98%,耕地转为建设用地是主要的土地转移类型。（2）近20年主城区碳储量累计减少5.78 Tg,其中建设用地侵占耕地是碳储量急速下降的主导因素。碳储量分布呈现“中部低—四周高”的空间格局。（3）近20年主城区均表现为碳源,土地利用程度指数提高14.73,PI指数为-2.50~ -2.59 Tg,均表现负面潜在影响,且2000—2015年间脆弱性不断恶化,2015—2020年间脆弱性有所缓解。研究结果可为区域生态可持续发展和未来土地利用管理政策制定提供参考,并为西部其他同类型山地城市提供借鉴。     

成都市县域土地利用碳收支与经济发展关系研究

基于2014年成都市县域单元土地利用遥感图像和能源消耗统计数据,论文分析了碳收支空间分布特征,通过回归模型构建,对碳收支、土地利用和经济发展协同关系进行研究。结果表明：1）成都市碳汇土地面积占比为56.97%,高于碳源用地,区域碳源/碳汇用地空间差异明显。土地利用强度为2.40~3.33,呈现“东高西低、中心最高”的空间分布特征;2）成都市净碳排放2.43×10⁷ t,呈现“东高西低、中心最高”分布特征。各县域单元碳补偿率为0.06%~11.58%,碳生态承载系数（ESC）为0.05~8.60,呈现“东低西高、中心最低”的特征;3）碳排放经济贡献系数（ECC）为0.26~1.45,呈现“中心高、周边低”的特征并且空间差异较小;4）碳排放与GDP极显著正相关（P<0.01）。ESC与土地利用强度极显著负相关（P<0.01）。ECC与土地利用强度耦合协调度均值为0.56。耦合协调度和人均GDP回归关系极显著（P<0.01）,表明区域经济发展提高了碳排放经济效益和土地利用强度的耦合协调度。     

碳达峰碳中和目标下自然资源管理领域的关键问题

基于低碳目标创新自然资源管理体制,对于提升生态系统碳汇水平和自然资源支撑能力,推动经济社会中长期低碳转型具有重要意义。围绕“双碳”目标下的自然资源管理,九位专家分别从不同视角提出了创新自然资源管理的策略,为基于“资源要素—国土空间—生态系统”多层次视角构建低碳导向的自然资源管理体制提供参考借鉴。专家认为：未来应构建“双碳”目标下自然资源管理领域的系统性应对框架,建立健全自然资源“要素—空间—系统”多层次协同管理的体制机制;构建全域自然资源及国土空间碳循环监测网络和符合中国国情的碳核算标准体系,探索差别化国土空间管控方案;加强“自然—经济—社会”复合系统的资源流通管理,探寻基于资源优化管理的区域协同碳减排路径;将碳汇价值纳入碳交易和生态补偿体系,构建基于国土空间碳中和评价的区域横向碳补偿制度,推动区域协同减排和公平协调发展。     

退耕还林还草工程对生态系统碳储存服务的影响——以黄土高原丘陵沟壑区子长县为例

陆地生态系统碳储量是表征生态系统碳储存服务的重要指标,与土地利用变化之间存在着密切的关系。退耕还林还草工程使区域土地利用格局发生巨大变化,并对生态系统碳储存服务造成了较大的影响。为了能简单快速的评估退耕还林还草工程对陆地生态系统碳储存服务所带来的影响,以位于黄土高原丘陵沟壑区的子长县为例,运用InVEST模型评估了退耕还林还草工程对陆地生态系统碳储量的影响,进一步耦合InVEST模型和FLUS模型,并设置四种不同的退耕还林还草实施情景,预测子长县2037年陆地生态系统碳储量变化和碳汇产生的经济价值。研究发现：（1）子长县退耕还林还草工程实施效果显著,17年间共有31627.98 hm²耕地退耕为林地和草地,境内的林草覆盖率由2000年的53.26%增长至2017年的64.20%;（2）退耕还林还草工程的实施显著提升了子长县陆地生态系统碳储存服务,碳储量由2000年的39.19×10⁶ t增长至2017年42.34×10⁶ t,增加量集中在工程实施主要阶段（2000—2008年）;（3）未来子长县若继续实施退耕还林还草工程,其生态系统碳储存服务会得到进一步提升,且会获得一定的碳汇经济价值。预计到2037年子长县在退耕还林还草工程实施A、B、C、D四种情景下的陆地生态系统碳储量将分别达到：43.78×10⁶ t、44.10×10⁶ t、44.32×10⁶ t和44.54×10⁶ t,并将由此获得碳汇经济价值净收益分别为1627.88万美元、1979.89万美元、2231.39万美元和2471.67万美元。耦合InVEST-FLUS模型,不但能利用InVEST模型简单快速的对陆地生态系统碳储量进行评估,而且还能基于FLUS模型对未来土地利用变化情景下的陆地生态系统碳储量和碳汇经济价值做出测算。     

碳中和目标下的国土空间格局优化：理论框架与实践策略

国土空间规划是在基础层面引导土地利用、生态保护、产业布局、城乡建设和区域开发的国家基础性、约束性规划。在当前“双碳”战略背景下,将碳中和目标纳入国土空间规划和治理体系,对于从基础层面推动经济社会系统全面低碳转型具有重要意义。本文构建了碳中和目标下国土空间格局优化的理论框架,分析了国土空间格局、人地关系与碳收支的内在关系。从“经济—社会—生态”复合系统的视角探讨了碳中和目标下国土空间格局优化和调控机理;从国土空间碳收支核算体系、面向碳平衡的“双评价”方法、国土空间碳风险监测与评价、碳排放空间约束下的三线划定、碳达峰与产业空间结构调控等方面提出了面向碳中和的国土空间格局优化路径;从差别化的生态碳汇提升方案、符合中国国情的国土空间碳收支核算体系、面向碳中和目标的国土空间规划管控方案、基于生命周期的建设用地碳排放评估、低碳高效的国土空间治理体系、多层次国土空间碳补偿体系构建等方面,提出了碳中和目标下国土空间格局优化的关键领域。     

基于“三生空间”的土地利用功能转型及生态服务价值研究——以福州新区为例

分析土地利用功能转型及带来的生态服务价值转变,是快速城镇化地区土地资源开发利用和“三生空间”管控的重要依据。论文基于福州新区2000、2009和2015年3期Landsat ETM+/OLI遥感数据和“三生”土地利用主导功能分类体系,应用GIS定量研究了福州新区15 a土地利用功能转型特征及生态系统服务价值时空演变,结果表明： 1）15 a间福州新区的生活生产空间增长迅速,面积增加了11 224.63 hm²,增长率达82.31%;生态生产空间面积出现先下降后增长趋势,总体增长了19.94%;生活生产空间的增长源于对生态空间和生产生态空间的侵占,生态生产空间的增长源于对湿地、海域等生态空间的侵占。2）15 a间福州新区生态系统服务价值下降了21.69%,其中生态空间下降总量最大,减少了6.822 8亿元,生活生产空间下降幅度最大,下降了92.10%。3）区域生态系统服务价值存在提高和下降两种相反趋势,导致研究区生态系统服务价值降低的主要原因是生活生产空间对生态空间和生产生态空间的侵占,贡献率分别达38.60%和18.77%,其次为生态生产空间对生态空间的侵占。4）推进福州新区“三生空间”协同布局,应加强区内生态林地、闽江河口、海岸线等重点生态空间的保护,稳步推进新区核心区域生活空间基础设施优化,集约利用生产空间,增加产出效益。     

秦巴山区生态系统服务与居民福祉耦合关系的时空变化

保护生态系统、提高居民福祉是实现联合国2030可持续发展目标的核心内容。在分析秦巴山区生态系统服务与居民福祉时空演化特征的基础上,采用弹性系数揭示了二者的时空耦合关系。研究发现：（1）1990—2018年秦巴山区水源涵养总量、土壤保持总量均呈波动下降趋势,碳储量总量则呈缓慢增长趋势,且各生态系统服务呈不同的空间分异特征。（2）1990—2018年居民福祉呈上升趋势,增幅高达220%,并呈“南高北低”的分布格局。（3）县域尺度上,三种生态系统服务与居民福祉明显不协调发展。其中,水源涵养、固碳服务与居民福祉的耦合关系均以“福祉增—服务减”为主,占比分别为88.75%、62.5%;而土壤保持服务与居民福祉的耦合关系则以“双增”为主,占比为57.5%。此外,各项生态系统服务与居民福祉反向变化区多分布于汉江河谷盆地和秦岭山脉中段。研究结果可为促进贫困山区生态系统服务与居民福祉协调发展提供决策依据。     

基于“乡土—生态”系统韧性的红色旅游资源利用空间格局优化研究——以大别山革命老区为例

红色旅游资源利用与开发将对旅游地的人地关系地域系统产生强烈扰动,基于“乡土—生态”系统韧性水平厘定红色旅游资源利用空间格局,有利于推动红色旅游资源开发与区域可持续发展共促共赢。以大别山革命老区为例,从经济、社会、文化、生态四方面构建红色旅游地“乡土—生态”系统韧性水平评价体系,并对红色旅游资源的空间特征与类型进行识别。研究结果为：（1）各县域“乡土—生态”系统韧性以中低水平为主,呈“中部高、四周低”的空间分布特征。（2）区域内各子系统韧性处于勉强协调状态,县级行政单元的协调度呈现中等水平多、较高与较低水平少的“橄榄型”等级结构。（3）红色旅游资源的冷、热点区分别位于大别山南北两侧及中心地带,呈现出“大集聚、小分散”的特征,根据其规模、影响力划为五种聚类分区。（4）依据“乡土—生态”系统韧性在红色旅游资源高富集区可通过内部要素重构向更高水平发展、在中低密度区因吸纳和适应外界扰动力较弱而与红色旅游资源开发相互抑制这一特征,初步厘定“三区、两带、三核心”的红色旅游资源利用空间格局,并针对不同区域从“乡土—生态”系统韧性视角下提出差异化建议,以期排除红色旅游资源开发对“乡土—生态”系统产生的干扰。     

长江中游地区生态系统服务价值空间分异及敏感性分析

生态系统功能的不断退化是人类当前面临的一个共同挑战,是全球可持续发展研究的焦点问题。长江中游地区生态环境保护对于构建中国生态安全格局具有重要作用,为了深入分析长江中游地区土地利用活动对生态系统功能的干扰程度,基于长江中游地区生态系统服务价值评价结果,采用土地利用变化生态贡献度和生态系统服务价值敏感性方法进行测度。研究结果表明：（1）研究期间长江中游地区地均生态系统服务价值经历了“先增加后降低”的变化过程,山区地均生态系统服务价值高于平原地区、城市群地区、大城市周边县区以及主要交通道路沿线地区,长江中游地区生态系统服务价值总体变化呈现“两纵三横”的空间分布格局;（2）1995-2015年间退耕还林、还水、还湿是长江中游地区生态系统改善的主要原因,毁林开荒、围湖造田以及建设用地对林地和耕地的占用是长江中游地区生态系统恶化的主要原因;（3）食物生产、原材料生产、气体调节、土壤保持和维持生物多样性等五种类型生态系统功能敏感性有所增加,其他类型生态系统功能敏感性逐渐减弱。研究结果可为长江中游地区生态环境保护,保障生态系统服务各项子功能的持续供给提供科学指导。     

碳中和战略下煤矿区生态碳汇体系构建及功能提升展望

煤炭资源开发引起矿区生态碳汇总量的降低,在碳中和战略下探索煤矿区生态碳汇提升技术和模式具有重大意义.通过研究构建了包括管理模式与技术方法两个层次,土壤碳汇、植被碳汇和湿地碳汇这3个主要类别,矿区生态碳汇规划、碳汇监测调查、碳汇功能提升和碳汇损失防控等多项技术内容的煤矿区生态碳汇体系框架,明确了煤矿区的主要生态碳汇类型(...     

中国森林碳汇的空间溢出效应与影响因素——基于大陆31个省（市、区）森林资源清查数据的空间计量分析

科学估算各地区森林碳汇量并探讨其空间关联性特征是制定差异化碳汇发展政策的重要基础。根据1988—2013年中国大陆31个省（市、区）的6次森林资源清查数据,论文利用森林蓄积量扩展法测算了各地区的森林碳汇量,进而检测和比较了省域间碳汇总量空间关联性的方向和强弱,最后运用空间计量模型分析了碳汇的溢出效应与影响因素。结果表明：1）我国的森林碳汇量整体呈上升态势,各地区间碳汇量差异明显,其中西藏、黑龙江等地区碳汇量丰富,而上海、北京等地则碳汇增长率较快;2）研究期内的Moran’s I指数整体表现为倒“S”型的波动变化特征,全国森林碳汇在省域空间分布上的差异性并不是随机的,而是具备一定关联性;3）我国森林碳汇存在显著的近邻空间溢出效应,森林资源采伐、森林受灾程度和降水量等因素对森林碳汇水平的影响显著。因此,研究认为：我国在发挥森林生态功能时,应当考虑省份间的地理区位因素,合理制定兼具差异化和协调性的森林碳汇发展政策。     

2000—2020年我国西南地区植被NEP时空变化及其驱动因素的相对贡献

西南地区作为我国重要的生态安全屏障,探究其植被净生态系统生产力(net ecosystem productivity,NEP)的时空演变规律对该地区乃至我国的可持续发展都具有重要意义.基于MODIS数据、气象数据、DEM数据和土地利用数据等,首先,利用改进的Carnegie Ames Stanford Approach (CASA)模型和土壤微生物呼吸方程,估算2000—2020年我国西南地区植被NEP;其次,结合Theil-Sen Median趋势分析、偏相关分析和复相关分析等方法,研究西南地区植被NEP时空变化及其对气候变化和土地利用变化的响应机制;最后,利用基于情境分析的相对贡献分析法,定量评估气候变化和土地利用变化对西南地区植被NEP变化的相对贡献.结果表明：时间上,2000—2020年我国西南地区及其五省份(云南省、贵州省、四川省、重庆市和西藏自治区)生态系统植被NEP均表现为上升趋势,其中,西南地区植被NEP上升速率为4.74 g/(m2·a).空间上,西南地区及其五省份植被NEP呈上升趋势的面积均大于呈下降趋势的面积,其中,西南地区植被NEP呈极显著上升的面积占45.41...     

我国典型陆地生态系统固碳重要区范围界定

全球变暖已成为当今最主要的全球性环境问题之一,建立固碳重要区也是应对全球气候变化的重要途径之一.根据我国陆地生态系统现状以及固碳相关的最新研究结果和政府文件,以森林、草地生态系统为主要研究对象,采用GIS空间叠置分析方法,界定我国典型陆地生态系统固碳重要区(注:涉及“全国”的各要素范围均未包含港澳台地区)的空间范围.研究结果:固碳重要区评价指标体系包括生态系统碳储量、碳汇和固碳潜力3个核心因子,界定过程包括界定范围选择、固碳高值区识别、固碳重要区范围确定和分区命名等步骤.在全国尺度界定了森林、草地两大类共计20个固碳重要区,总面积285.6×104 km2.其中,森林生态系统固碳重要区主要分布在我国东北部、西南部的深山区和东南部的山地丘陵,草地生态系统固碳重要区主要分布在内蒙古高原中东部、新疆西北部山地和青藏高原东南部.固碳重要区面积占全国国土总面积的29.8%,所提供的NPP(净初级生产力)量占全国NPP总量的40.7%,固碳能力是全国平均水平的1.37倍.固碳重要区范围界定结果符合“以较小面积获取较大服务”原则,适于作为我国实现碳减排目标的优先保护区域.      

高度城市化地区碳汇资源基本特征及其提升策略

作为全球碳循环和当前低碳发展的重要组成内容之一,城市碳汇资源研究受到广泛关注.以高度城市化的深圳市为例,利用IPCC缺省碳汇系数法和相关研究模型,分析了城市碳汇资源的基本特征.结果显示:深圳市2005年碳汇总量约为347.85×104 t,其中林地、耕地、草地、湿地和海洋的碳汇总量分别为317.52×104、4.50×104、2.10×104、12.60×104和11.13×104 t.碳汇资源持续减少、碳汇资源量较低、碳汇品质较差、碳汇资源保护形势严峻、碳汇能力提升压力较大等是当前深圳碳汇资源的主要特征,表明要推动高度城市化地区低碳生态城市建设,必须重视城市碳汇资源相关工作的开展,促进碳汇资源持续增加和碳汇品质持续提升.结合深圳城市发展实际,从碳汇资源保护、碳汇资源建设、碳汇品质提升、碳汇服务交易等角度提出了深圳城市碳汇资源提升的主要策略.      

基于“三生”视角的中国林地分类提取

林地具有多重功能,在生态优先区和生产生活区承担不同功能。传统林地分类难以兼顾区域主导功能和开发保护定位,且对不同功能区内林地的时空特征尚缺乏定量刻画。建立基于“生产—生活—生态”视角的林地分类,利用土地利用图、功能区划、植被物候特征和统计数据,使用专题图叠加、遥感识别和决策树分类技术,提取林地各类型。结果表明:2018年中国林地遥感面积为228.18万km ²,1990—2018年生态优先区域林地减少2.49万km ²,2000年后降速变缓;防风固沙、水源涵养和土壤保持区等核心生态功能区内局部林地增加,主要位于内蒙古部分草原和沙区、河北西北部和黄土高原;东北地区、西南喀斯特区和新疆北部的林地转换为耕地和草地,生物多样性保护区内林地降幅最小;用材林地在2010年后减少变缓,园地扩大主要来自东南地区的耕地和用材林,城市林地在广东、浙江、江苏和北京迅速增加。研究表明,发挥核心生态功能的林地在生态修复工程范围和自然保护区内局部恢复,但剧烈的人为扰动仍导致其面积整体降幅较大。建议分区域差异化恢复生态林地、提升主导生态价值。     

干旱区三工河流域土壤有机碳储量及空间分布特征

精确估算干旱区流域生态系统土壤有机碳库是进行干旱区土壤碳循环研究的重要前提。论文利用改进的土壤类型法--基于网格的土壤类型法,以干旱区典型的三工河流域为例,精确估算流域土壤碳储量,分析土壤碳密度的空间分布特征,为干旱区土壤碳循环研究提供数据支撑。研究结果显示,三工河流域0~20cm土壤有机碳储量为14.35Tg,平均土壤有机碳密度为6.70kgC/m²,其中山地灰褐土土壤有机碳密度最大,这主要是受中山带较低的气温和丰富的森林凋落物的影响;流域土壤有机碳密度表现出了明显的垂直地带性和水平地带性特征,即碳密度从山地区、丘陵区、绿洲区到荒漠区呈逐渐减小的趋势,且随海拔高度的降低碳密度逐渐减小。     

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.     

基于生态网络—人类干扰的国土空间生态修复优先区诊断——以长株潭城市群为例

基于整体保护与系统治理思维诊断生态修复优先区,是科学有序推进国土空间生态修复的重要抓手。以长株潭城市群为例,利用人类足迹定量评估人类活动对生态系统的干扰强度,在此基础上通过最小累积阻力模型、电路理论、移动窗口搜索法等,识别生态网络并诊断人类干扰致其结构与功能受损的关键区域为生态修复优先区。研究表明：（1）城市群人类干扰整体呈核心—边缘递减的圈层式分布,且西高东低,北高南低;（2）识别区域生态网络,其中包含140个生态源地斑块以及307条源间潜在生态廊道;（3）诊断得到生态源地修复优先区共计867.17 km²,生态廊道修复优先区共计97.83 km,生态夹点修复优先区共计40处,从面线点相结合角度提出消除或弱化人类干扰的修复策略。研究能为新时代区域国土空间生态修复的规划编制与实施工作提供空间指引。