近30年玛纳斯河流域土地利用/覆被变化对植被碳储量的影响

天然植被退化,部分转变为人工植被和人类聚居区是干旱区绿洲过程的重要表现之一,而目前对土地利用变化影响植被碳储量的机制还不十分清楚。论文尝试采用CASA模型及1976—2007年4期9月份Landsat卫星影像估算玛纳斯河流域9种植被类型的净初级生产力,并通过植物枯损模型估算了流域内植被碳密度,进而估算出流域内各类型植被碳储量,最后分析土地利用/覆被类型间的转移对植被碳储量的影响。结果表明,在1976—2007年间,受农作物种植结构及品种变化影响,绿洲农田植被碳密度变化较大;同期流域植被碳储量共增加了50.50×104t C,其中林地被乱砍乱伐,灌木林地、天然牧草地退化为荒草地使得流域植被碳储量减少了1.21×104t;林地、农田、荒草地以及未利用地之间的转移使得流域植被碳储量总共增加了18.52×104t C。研究结果显示,流域内植被碳储量总体呈增加趋势,且农田是影响流域植被碳储量的主要因素。     

近50a玛纳斯河流域土地利用/覆被变化对碳储量的影响

土地利用变化对碳收支的影响是当前全球变化研究领域的重点内容之一,中国西北干旱区土地利用变化对陆地生态系统碳收支的影响尚不清楚。论文以西北干旱区流域绿洲水土开发的典范--玛纳斯河流域为研究区,基于Bookkeeping模型,利用多期土地覆被类型图、植被和土壤碳密度历史文献及实地调查资料,开展玛纳斯河流域近50 a荒漠转变为绿洲农田和农田弃耕两种主要土地覆被变化对碳收支的影响研究。玛纳斯河流域的垦殖活动有利于碳储量的增加,在1962-2008年的46 a间,土地利用变化导致流域植被碳储量增加6.34×10⁵ t,土壤碳储量增加3.14×10⁶ t,总碳储量增加3.77×10⁶ t。受土地覆被变化面积和转换类型碳密度差异的影响,不同土地覆被类型转换对碳储量的影响存在显著差异:荒漠草地、裸地开垦为耕地均引起植被和土壤碳储量显著增加;林地开垦为耕地引起植被碳储量减少,土壤碳储量增加,总碳储量减少;而耕地弃耕通常会导致流域碳储量减少。     

关中平原城市群土地利用变化对碳储量的影响

研究城市群地区土地利用变化对陆地生态系统碳储量的影响,对城市群地区土地利用结构优化及可持续发展具有重要意义.基于PLUS模型和InVEST模型,模拟预测了不同情景下关中平原城市群2040年土地利用变化与碳储量,并进一步分析了土地利用变化对碳储量的影响.结果表明:①关中平原城市群土地利用类型以耕地、林地和草地为主,占研究区总面积的90 %以上.②2000~2020年,关中平原碳储量呈持续下降的趋势,耕地、林地和草地是关中平原碳储量的主要来源,总体碳储量下降了15.12×10⁶ t,空间分布呈现“南北高,中间低”的分布特征.③到2040年,城镇发展情景下碳储量减少最多,共减少27.08×10⁶ t,生态发展情景下碳储量减少最少,共减少4.14×10⁶ t.研究结果可为关中城市群地区高质量发展和土地利用合理规划提供数据支撑.     

基于土地利用/覆被动态变化的粤港澳大湾区碳储量评价与预测

土地利用/覆被变化会增加区域碳储量或引发碳损耗,进而影响全球气候.研究湾区土地利用与碳储量变化的影响机制,对区域生态系统保护及社会经济可持续发展具有重要意义.基于InVEST模型和PLUS模型,分析了粤港澳大湾区土地利用与碳储量的动态变化特征及影响机制,进一步模拟预测了2030年3种发展情景（自然趋势情景、建设用地优先情景和生态优先情景）下土地利用类型变化对碳储量的影响.结果表明：(1)2000～2020年粤港澳大湾区的耕地（减少5.38%）和建设用地（增加8.68%）变化最显著,其余用地类型的变化较小.林地作为大湾区的主要用地类型,同样也是重要的碳库,空间上集中分布于东、北、西三面的台地和丘陵地区,碳储存低值区集中于中部平原,以建设用地为主.(2)受不同用地类型相互转化的影响,粤港澳大湾区的碳损失了20.12×106 Mg.耕地和林地面积的减少以及建设用地面积的增加是碳损耗的主要原因.(3)模拟研究发现生态保护措施将有效提高区域碳储量.具体来说,当耕地、林地和草地向建设用地的转化减少20%,湿地和水体向建设用地的转化减少30%时（生态优先情景）,区域碳储量可增加2.58×106 Mg...     

InVEST模型对锡林郭勒草原碳储量研究的适用性分析

锡林郭勒草原是我国四大草原之一,也是内蒙古主要的天然草场。近年来,在各种因素影响下,锡林郭勒草原区生态系统发生重大变化,导致草原区碳储量也发生改变。本文尝试应用In VEST模型中的碳储量模块对2013年锡林郭勒草原碳储量进行研究,从而探究In VEST模型在碳储量研究中的适用性。结果表明:(1)锡林郭勒草原各草地类型的地下碳储量明显多于地上碳储量;(2)草甸草原碳储量典型草原碳储量荒漠草原碳储量;(3)应用In VEST模型计算不同草地类型地上和地下碳储量,草甸草原分别为196.7 g?m~(-2)和1385.2 g?m~(~(-2));典型草原的分别为133.4 g?m~(-2)和688.9 g?m~(-2);荒漠草原的分别为56.6 g?m~(-2)和301 g?m~(-2)。应用In VEST模型计算出来的碳储量值与前人采用实地采样得出的结果基本一致,所以In VEST模型对于草原区碳储量的研究具有一定的适用性。     

天山北坡城市群碳储量时空变化及预测研究

为了有效评估城市群碳储量变化,以天山北坡城市群为研究对象,运用PLUS模型和InVEST模型,动态评估2000～2020年及2030年不同情景下土地利用变化及碳储量变化特征.结果表明,2000～2020年天山北坡城市群碳储量呈现持续增加趋势,且碳储量变化与土地利用变化密切相关,主要表现为2000～2010年林地面积的减少导致其碳储量减少约266×106t,2010～2020年草地面积的增加使其碳储量增加约69.14×10⁶t.2030年自然发展情景、生态保护情景和经济快速发展情景下碳储量预测值分别为8875.88×10⁶t、8895.58×10⁶t和8841.58×10⁶t;经济快速发展情景下碳储量最低,生态保护情景下碳储量最高.土地利用是影响碳储量空间变化分布的第一主导因素,贡献率接近于90%,土地利用强度与碳储量协调性分析与两者双变量空间自相关分析进一步验证了这一结论.土地利用变化在一定程度上能够对碳储量产生积极影响,对于本研究区而言,生态保护发展情景可能更符合未来城市发展模式,研究结果能够为土...     

不同土地利用情景下四平市生态系统碳储量时空演变

基于1990～2020年四平市土地利用类型数据,运用GeoSOS-FLUS模型,设定自然发展、耕地保护和生态优先三种情景,模拟不同情景下2030年四平市土地利用空间格局,同时结合InVEST模型定量分析研究区1990～2020年碳储量的时空分异特征,并探讨不同情境下土地利用变化对碳储量的影响,评估未来碳储量的潜力.结果表明:1990～2020年四平市耕地和林地分别减少了951.5 5km²和357.54km²,且以1990～2000年间的降幅最大.草地和建设用地呈增加趋势,分别增加了702.97km²和587.64km².2030年在生态优先情景下,林地呈扩张态势,耕地有少量增加,在耕地保护情景下,耕地数量得到有效保障,而林地和草地有不同程度缩减.建设用地在三种情景下都呈现扩张的趋势,在自然发展情景下增长幅度最大.1990～2020年,四平市陆地生态系统的总碳储量及平均碳密度呈连续减少的势态,以1990～2000年的降幅最大,主要原因是该时段内土地利用变化以耕地的减少和建设用地的增加为主.四平市碳储...     

基于SSP-RCP情景的黄土高原土地变化模拟及草原碳储量

探索未来气候变化情景下土地利用/覆盖变化（LUCC）和生态系统碳储量的空间分布,可以为优化土地资源再分配和制定社会经济可持续发展政策提供科学依据.研究整合了斑块生成土地利用模拟（PLUS）模型和生态系统服务与权衡综合评价（InVEST）模型,基于CMIP6提供的共享社会经济路径和代表性浓度路径（SSP-RCP）情景,评估了黄土高原LUCC和生态系统碳储量的时空动态变化,分析驱动因素对不同区域的影响程度,探讨各区域碳储量空间相关性.结果表明：①未来3种情景LUCC变化模式相似,耕地、草地和未利用地面积都有不同程度的减少,建设用地急剧扩张,3种情景下的增幅分别为29.23%~53.56%（SSP126）、34.59%~63.28%（SSP245）和42.80%~73.27%（SSP585）.②与2020年相比,2040年SSP126情景碳储量增加1.813 8×10⁶ t,其余情景持续下降;到2060年,3种情景草原碳储量分别减少13.391×10⁶、33.548×10⁶和85.871×10⁶ t.③从空间相关性来看,黄土高原碳储量在市域间存在相关性,未来情景差异不显著,热点分布在研究区中部及中部以北地区,没有明显的冷点区域.④土地利用变化会增加或损失碳储量.林地、耕地和草地比其它土地类型有更多的碳储量,增加它们的面积和限制向其它土地类型转换会增加生态系统碳储量.     

西藏生态系统碳蓄积动态的土地利用/覆被变化归因分析

论文利用InVEST模拟了2001—2010年西藏生态系统碳蓄积动态变化,并从土地覆被类型转移和土地覆被碳密度变化两方面对碳蓄积动态进行归因分析。研究发现：1）2001—2010年西藏碳蓄积增加0.5×10⁸ t。藏西北、藏东南碳蓄积变化较大,藏中、藏北相对稳定。牧区碳蓄积增加,农区、半农半牧区减少。水源涵养区和防风固沙区碳蓄积增幅大,生物多样性保护区和特色产业区下降。草原碳蓄积持续增长,森林、稀疏植被碳蓄积稳中有降,灌丛碳蓄积下降。2）草地、林地等碳密度高的地类面积增加,灌丛、稀疏植被等碳密度低的地类面积减少,土地覆被类型转移增强了碳蓄积功能,对碳蓄积变化的贡献率为269%。3）森林等碳密度较高的地类碳密度下降明显,稀疏植被等碳密度较低的地类碳密度略有增加,碳密度变化对碳蓄积变化的贡献率为-169%。     

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.     

广州城市绿地系统碳的贮存、分布及其在碳氧平衡中的作用

在研究广州城市绿地植物生物量和净第一性生产量的基础上,通过对城市绿地碳的贮存、分布和固碳放氧能力的估算,探讨城市绿地对城市碳氧平衡的作用。结果表明,城市绿地植物生物量和净生产量分别为287150t和1058122t/a;植物碳贮量和净生产量中的碳量分别为1328649t和462624t/a;绿地光合作用释放的氧量为2242788t/a。植物的光合作用固碳和放氧量分别相当于人口呼吸释放碳和消耗氧量的1.7和1.9倍,但远小于化学燃料燃烧放出的碳和消耗的氧量。如果广州城市绿地能得到适当的保护和改良,其对碳氧平衡的作用将大大提高。     

重庆市主城区景观格局演变的样带响应与驱动机制差异

为深入研究地形地貌和经济背景对快速城市化地区景观格局演变进程与时空差异的影响程度,以重庆市主城区为研究对象,借助于ArcGIS 9.3和Fragstats 4.2软件,采用样带梯度分析和景观格局分析相结合方法,基于研究区独特地貌特征和不同经济环境,设置南北向和东西向等7条样带,对1995-2014年研究区景观格局演变的样带响应和驱动机制进行对比分析。结果表明：1）就相同时期同向样带景观破碎度和景观多样性整体变化特征而言,靠近城市中心的南北向样带c和东西向样带f的斑块密度PD和香农多样性指数SHDI值分别呈最低值和最高值,远离城市中心的样带却恰好相反,可见各样带整体景观特征差异受同期城市化水平、地形因素、政策驱动影响明显;2）随着与城区中心（或丘陵、台地）距离的增加,南北向样带和东西向样带景观破碎度和景观多样性不断提高,景观聚集度却不断降低,斑块之间的连通性变差。2001年之后城市化对研究区景观格局影响程度增强,地形因素减弱,以耕地景观为主导的景观格局也逐步向以城市景观为优势的方向转变;3）在1995-2014年期间,南北向c样带南段18 km和东西向f样带西段8 km附近城乡居民点最大斑块指数LPI值均为最高,随城市向外蔓延,c样带北段6 km处LPI值出现100%,由于2001年之后老城区内部改造,南北向c样带南段18 km和东西向f样带西段8 km附近的面积加权平均斑块分维数AWMPFD也多由波峰值降为最低值（接近于1）,且城市化空间推进过程中不均匀性特征显著。     

2000-2009年芜湖市LUCC对植被碳储量的影响

LUCC是影响陆地植被碳循环的重要因子之一。采用2000、2005和2009年3期遥感影像解译及运用GIS技术提取芜湖市2000-2009年的土地利用变化数据,根据前人对植被NPP的研究成果,计算芜湖市土地利用变化对生态系统中植被碳储量的影响。结果表明:在2000-2005年,耕地大量转化为林地、草地大量转化为耕地等使其植被碳储量净增加了4.43×103～22.14×103t;2005年-2009年,林地大量的转移为耕地、建筑用地,耕地转为水域、建设用地等使其植被碳储量净减少了72.34×103～289.38×103t。研究结果显示,芜湖市植被碳储量总体呈减少趋势,且林地是影响芜湖市植被碳储量的主要因素。     

重庆主城区夏秋季挥发性有机物（VOCs）浓度特征及来源研究

利用在线GC-MS/FID,对重庆主城区2015年夏、秋季大气挥发性有机物(VOCs)开展了为期1个月的观测.结果发现,监测期间主城区总挥发性有机物(TVOCs)体积分数为41.35×10-9,烷烃占比最大,其次是烯炔烃、芳香烃和含氧性挥发性有机物(OVOCs),卤代烃占比最小.将本次研究结果同以往研究结果比较发现,高乙炔浓度可能受交通源排放的影响,而乙烯和乙烷浓度的大幅度降低则得益于主城区化工企业的大举搬迁.通过最大增量反应活性(MIR)估算VOCs的臭氧生成潜势(OFP)发现,芳香烃(32.1%)和烯烃(30.6%)对臭氧生成的贡献最为显著,其中以乙烯、乙醛和间/对二甲苯的OFP最强,因此,对烯烃和芳香烃的削减能有效控制大气中O3的生成.通过PMF模型共解析出5个因子,主要为生物源及二次生成、其他交通源、天然气交通源、溶剂源和工业源.从5个因子对VOCs的贡献百分比可以看出,重庆城区交通源贡献最大(50.4%),其次是工业源和溶剂源的贡献(30%),生物源及二次生成的贡献最小.     

近20年重庆市主城区碳排放的时空动态演进及其重心迁移

碳排放引起全球气候变暖是各界十分关注的环境问题,对城市碳排放时空演进的动态监测是实现区域"双碳"目标的重要环节.以重庆市主城区为例,基于土地利用和能源消耗数据,在采用碳排放系数法估算出2000~2020年主城区153个乡镇街道碳排放量的基础上,运用ESTDA框架,通过LISA时间路径、时空跃迁以及标准差椭圆模型等方法,从时空交互视角分析了近20年主城区碳排放的时空动态演进及重心迁移.结果表明:①近20年主城区乡域碳排放具有显著的空间正相关性,空间趋同性呈先降后升的趋势.②近20年低、中等相对长度的乡镇街道数共计126个(占比82%),表明主城区乡域碳排放的局部空间结构具有较强的稳定性;低、中等弯曲度的乡镇街道数共计138个(占比90%),说明主城区乡域碳排放在空间依赖方向上的波动性较为稳定;协同增长类型的乡镇街道数共计113个(占比74%),表明主城区乡域碳排放格局具有较强的空间整合性.③近20年时空凝聚指数均大于70%,说明主城区乡域碳排放的局部空间关联模式和集聚特征具有较强的稳定性.④近20年主城区碳排放重心分布于106°30''43″~106°32''42″E,29°33''34″~29°35''56″N之间,重心整体上向东北方向迁移,空间分布由"西北-东南"格局转变为"东北-西南"格局.研究结果可为重庆市绿色低碳可持续发展和制定差异化减排政策提供参考,并为西部其他同类型山地城市提供借鉴.     

基于InVEST和GeoSoS-FLUS模型的黄河源区碳储量时空变化特征及其对未来不同情景模式的响应

区域土地利用变化是导致生态系统碳储量变化的主要原因,预测未来土地利用变化对碳储量的影响对于碳储功能的可持续发展具有重要意义.近年来,在自然和人为因素的共同作用下,黄河源区土地利用变化显著,其碳储功能也相应发生改变.本研究结合InVEST和GeoSoS-FLUS模型,评估黄河源区2000~2020年以及不同情景下2020~2040年土地利用变化及其对碳储量的影响.结果表明：① 2000~2020年黄河源区碳储量整体呈上升趋势,共增加11.59×10⁶ t.② 20年间,黄河源区土地利用变化以低覆盖度草地、建设用地和湿地的面积增加和高覆盖度草地、中覆盖度草地和未利用地面积减少为主,未利用地大面积减少以及草地和湿地的面积增加是导致碳储量增加的主要原因.③ 2040年自然变化情景下黄河源区生态系统碳储量为871.34×10⁶ t,较2020年增加3.92×10⁶ t.生态保护情景下碳储量增幅明显,较2020年增加13.53×10⁶ t.该研究结果可以为黄河源区土地利用管理决策以及碳储功能的可持续发展提供科学参考.     

耦合InVEST与GeoSOS-FLUS模型的桂林市碳储量可持续发展研究

为了量化桂林市碳储量并快速评估分级保护措施对区域碳储功能的影响,耦合InVEST模型碳储存模块和GeoSOS-FLUS模型,并基于土地利用数据和不同情景未来土地预测结果,对2000~2040年桂林市域范围六区十一县市内的碳储时空特征进行分析.结果表明:桂林市2000年、2010年和2020年的总碳储量分别为554.02×10⁶t,553.58×10⁶t,550.21×10⁶t,呈现“逐年下降”的变化态势.同时,受人类活动和土地利用类型变化的影响,桂林市域各区县的碳储水平存在较大的时空差异,碳储量整体表现为“西北、西南及东部较高,东北、东南及中部较低”的空间分布特征.将桂林市碳储量高值区确定为碳储资源的优先保护区域,与自然变化情景相比,资源保护情景下桂林市林地得到有效保护,建设用地规模扩大受到限制.采取资源保护措施后,桂林市2040年总碳储量达到552.16×10⁶t,较2020年增加了1.95×10⁶t,中低密度碳储区所占比例明显下降,区域固碳能力大大增强.该研究结果可为桂林市国家可持续发展示范城市建设提供指导,也可为碳储资源精准保护和土地利用管理决策提供科学参考.     

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。