基于土地覆被变化的安徽省生境质量时空演变特征

基于InVEST模型的生境质量模块,采用1995～2018年安徽省3期的土地覆被数据,分析省域生境质量时空演变特征及其对土地覆被变化的响应。结果表明:安徽省土地覆被变化主要是农田转向建设用地和林草地,以及农田和湿地之间的相互转化;23年间,安徽省生境质量整体呈单边小幅下降趋势;由于作为生境质量威胁源的建设用地急速扩张和蔓延,引发合肥和沿江5市城区及周边生境质量的显著下降;部分保护地及周边开展了有效的退田还湖(湿)和退耕还林(草),局域生境质量有明显改善,但多数生态源地生境质量的区域性变化并不明显;最后,对省域生境质量优化提出了相应的对策建议。     

安徽省各生态分区的NDVI年际变化特征及归因分析

基于2000～2019年安徽省域植被NDVI逐年数据和2000、2020年土地覆被数据,采用数理统计和空间叠加分析方法,分析了全省及5个生态区(淮北、江淮、皖西、沿江、皖南)NDVI数据和空间分布的变化特征,利用土地覆被变化指标定量剖析了人类活动(主要为快速城镇化过程)对植被变化的影响机制。结果表明：20年间,全省植被NDVI呈上升趋势的区域整体分布较广、稳定性较好,面积占比为81.5%。皖西和皖南区植被覆被状况改善的面积和强度明显高于其余3个生态区。NDVI呈下降趋势的区域不多,且稳定性较差,主要分布在城市、县乡周边以及沿交通廊道呈现网状辐射。5个生态区中,沿江区植被NDVI呈现下降的斑块最多,波动性最高。城镇化为全省最为主导的土地覆被变化过程,这在很大程度上引发了植被NDVI的极显著下降。而林草封育后植被的持续自然生长可能带来了NDVI的极显著上升。     

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。     

耦合PLUS-InVEST-Geodector模型的三峡库区碳储量时空变化及其定量归因

探明区域长时期陆地生态系统碳储量时空变化及其影响因素对于碳中和目标实现具有重要的理论与现实意义。研究耦合PLUS-InVEST-Geodector模型,探究三峡库区1990～2035年不同情景下碳储量时空变化规律,并从土地利用变化以及自然-社会经济复合关系角度定量揭示其影响碳储量变化归因。结果表明：(1)1990～2020年三峡库区碳储量表现为“减少-增加-减少”的波动性,整体减少6.66 Tg,减幅为1.25%,其中耕地大面积转移至建设用地是导致碳储量减少的主要原因;(2)1990～2035年三峡库区碳储量空间分布与土地利用变化具有高度一致性,其空间异质性较为显著,总体呈现出“东高西低,南低北高且库首>库腹>库尾”的分布特征;(3)2035年自然发展情景和生态保护情景碳储量较2020年分别减少7.53和0.37 Tg,生态保护情景较自然发展情景能显著降低库区碳储量损失;(4)影响碳储量时空变化因素较为显著,其中土地利用变化是其主导因子,其次则为温度、人口密度、高程和土壤类型,且各因子交互作用均对碳储量变化解释力增强。研究可为库区碳库管理以及碳储功能的可持续发展提供科学参考...     

皖江城市带农作物碳储量动态变化研究

根据近20 a（1991~2010）主要农作物产量与耕地面积的相关数据,结合主要农作物的含碳率、经济系数、根冠比、果实水分系数,利用农作物产量与碳储量转换模型计算法对皖江城市带主要农作物碳储量、碳密度进行了估算,分析该区农田生态系统植被碳库的总量和构成的动态变化。结果表明：近20 a来该区农田植被碳储量和植被碳密度都有一定程度的提高,且2010年研究区农田植被碳储量占当年安徽省能源消耗总排碳量的2306%,具有十分明显的碳汇效应,但农作物碳储量和碳密度呈现一定的波动性。研究区中农作物碳储量以水稻作物为主(占总碳储量的6659%),各市农作物碳储量、碳密度表现为：六安、滁州农作物碳储量最大,铜陵最小;滁州、马鞍山农作物碳密度最大,铜陵最小。最后根据该区农作物碳库的构成特点和动态特征,为其进一步提高农作物碳库的碳储量和碳密度提出一些建议     

长江中上游防护林体系森林植被碳贮量及固碳潜力估算

基于“八五”期间长江中上游流域各省的森林资源调查资料，结合经典的材积源生物量法估算了长江中上游防护林体系生物量碳密度和碳贮量，并根据不同树种生物量-生产力回归关系推算了该地区当前的固碳潜力。结果表明：长江中上游地区森林平均碳密度为2575 t/hm2；碳贮量为1 39459 Tg (1 Tg = 1012 g)，其中林分（包括经济林）碳贮量为1 20430 Tg，灌木林为13437 Tg，竹林为5592 Tg，三者分别占总碳贮量的8636%、963%和401%。整个防护林体系森林植被的固碳潜力为36856 Tg/a。位于本区西部的四川盆地嘉陵江流域和西部高山峡谷区，其森林碳密度、碳贮量和固碳潜力较高，而东部地区的川鄂山地长江干流、鄱阳湖水系以及洞庭湖水系相对较低，因此，长江中上游森林碳密度、碳贮量和固碳潜力总体上呈现自西向东逐渐降低的趋势。     

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...     

川中丘陵典型农田土壤有机碳储量及空间分布特征

土壤有机碳在陆地生态系统碳循环中起着举足轻重的作用。针对农田区域内典型县域尺度有机碳储量及其空间格局特征的研究,可以为区域农田土壤固碳提供参考,为研究我国土壤有机碳储量提供基础数据支持。基于2012年农田土壤有机碳分析调查数据,结合GIS和GPS技术对川中丘陵区盐亭县土壤有机碳密度和储量及空间格局进行了估算和分析。结果表明:其主要土壤类型的0~20cm耕层土壤有机碳密度为1.11~4.26kg/m2,平均值为2.66kg/m2,水田和旱地耕层土壤有机碳密度分别为3.45和2.34kg/m2,均低于全国平均值;全县20cm深度土壤有机碳总储量2.50×109 kg C,紫色土类土壤有机碳储量最大,为1.53×109kg C,水稻土次之,有机碳储量0.93×109kg C,两者占据了农田土壤有机碳储量约98%,冲积土和黄壤土类由于面积小,有机碳储量也最低。各土壤类型有机碳储量丰度指数(RI)值都较低,碳存储能力处于中下水平。在县域农田尺度,有机碳空间格局与气候差异、植被类型关系不大,土壤类型空间差异和地形差异是有机碳空间格局形成的主要原因。     

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。     

长江中上游防护林体系森林植被碳贮量及固碳潜力估算

基于“八五”期间长江中上游流域各省的森林资源调查资料,结合经典的材积源生物量法估算了长江中上游防护林体系生物量碳密度和碳贮量,并根据不同树种生物量-生产力回归关系推算了该地区当前的固碳潜力。结果表明：长江中上游地区森林平均碳密度为2575 t/hm2;碳贮量为1 39459 Tg (1 Tg = 1012 g),其中林分（包括经济林）碳贮量为1 20430 Tg,灌木林为13437 Tg,竹林为5592 Tg,三者分别占总碳贮量的8636%、963%和401%。整个防护林体系森林植被的固碳潜力为36856 Tg/a。位于本区西部的四川盆地嘉陵江流域和西部高山峡谷区,其森林碳密度、碳贮量和固碳潜力较高,而东部地区的川鄂山地长江干流、鄱阳湖水系以及洞庭湖水系相对较低,因此,长江中上游森林碳密度、碳贮量和固碳潜力总体上呈现自西向东逐渐降低的趋势。     

红壤丘陵区土壤有机碳储量模拟

土壤的有机碳蓄积量及其动态变化,不仅是维持农业生产可持续发展的重要因素,而且在全球变化碳循环研究中具有重要地位.本文基于GIS技术和DNDC模型,以江西省余江县为例,模拟研究了典型红壤丘陵区不同土地利用方式下的土壤有机碳储量及其变化.结果表明:余江县表层土壤有机碳储量为3.52×109 kg,平均土壤有机碳密度为4.24 kg m-2.不同利用方式中,灌溉水田的土壤有机碳密度最高,其次是望天田、园地、林地和菜地,旱地的较低,草地的最低.该县土壤有机碳库的年度变化量为8.63×107 kg, 变化率为+2.45%.土壤有机碳密度下降的地区多位于农田区内,特别是旱地,部分灌溉水田的碳密度略有增加,林地、园地、草地的土壤有机碳密度是增加的,其中园地的增幅最大.在不考虑土壤流失的情况下,自然植被覆盖下的土壤碳截留能力强于农业植被下的土壤,但是灌溉、施肥、种植绿肥等保护性农业措施可以减少土壤碳的损失,甚至增加有机碳的储量.     

川中丘陵紫色土区农田土壤有机碳储量及空间分布特征

土壤有机碳在陆地生态系统碳循环中起着举足轻重的作用。针对农田区域内典型县域尺度有机碳储量及其空间格局特征的研究,可以为区域农田土壤固碳提供参考,为研究我国土壤有机碳储量提供基础数据支持。基于2012年农田土壤有机碳分析调查数据,结合GIS和GPS技术对川中丘陵区盐亭县土壤有机碳密度和储量及空间格局进行了估算和分析。结果表明:其主要土壤类型的0~20 cm耕层土壤有机碳密度为111~426 kg/m2,平均值为266 kg/m2,水田和旱地耕层土壤有机碳密度分别为345和234 kg/m2,均低于全国平均值;全县20 cm深度土壤有机碳总储量250×109 kg C,紫色土类土壤有机碳储量最大,为153×109kg C,水稻土次之,有机碳储量0.93×109kg C,两者占据了农田土壤有机碳储量约98%,冲积土和黄壤土类由于面积小,有机碳储量也最低。各土壤类型有机碳储量丰度指数(RI)值都较低,碳存储能力处于中下水平。在县域农田尺度,有机碳空间格局与气候差异、植被类型关系不大,土壤类型空间差异和地形差异是有机碳空间格局形成的主要原因。     

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。     

基于SLEUTH模型的无锡市区土地利用变化情景模拟

以城市化快速发展和生态环境压力突出的无锡市区为研究区,综合集成地形图、交通图以及1980、1995和2000年TM/ETM土地利用遥感解译资料,应用SLEUTH元胞自动机模型对土地利用变化过程进行情景模拟,揭示不同土地保护强度下的土地利用变化趋势。研究结果：SLEUTH模型首先对过去土地利用变化实现了动态模拟,模拟精度较高;在模拟形成的未来土地利用变化情景中,情景Ⅰ是基于维持现状土地利用保护强度基本不变的假设,城镇用地将迅速扩张,并占用大量水田和旱地,城镇扩张形态以边缘增长为主;情景Ⅱ则将水田保护强度提高50%,旱地提高12%,林草地提高50%,则城镇用地迅速扩张及耕地大量被占用的趋势得到有效控制;研究也进一步证明了SLEUTH模型在我国快速城市化背景下土地利用变化模拟和预测中的适用性。     

江淮生态经济区土地利用格局及生态系统服务价值变化

基于2005~2015年土地利用变更调查数据，结合土地利用变化模型和生态系统服务价值理论，分析了江苏省江淮生态经济区县域单元土地利用结构演化规律及生态系统服务价值变化。结果表明：研究期间建设用地、水域面积增加的最多；土地利用程度指数呈现北高南低的空间格局；生态系统服务价值略有上升，空间上总体为南高北低的格局，呈现市区较低，周边县（市）较高的现象；研究期内水域对于江淮生态经济区生态系统服务价值的贡献和生态环境的调控作用十分显著；结合区域建设开发现状，利用生态系统服务价值敏感性指数，在县域尺度上将研究区划分为以下五种类型：优先保护区、优先开发区、保护均衡区、开发权衡区、开发调整区，并提出建设开发策略，以期为江淮生态经济区开发建设、环境保护提供科学指引。     

LUCC影响下湖南省生态系统服务价值时空演变

基于土地利用/覆被变化(LUCC)遥感解译数据,利用生态系统服务价值评估模型及GIS空间统计方法,探讨了湖南省1990~2015年间生态系统服务价值(ESV)时空格局及其动态演化。结果表明:湖南省生态系统服务价值总体呈下降趋势,其中减少最明显的是耕地、林地和草地系统价值。生态系统服务价值空间格局的等级差异明显,ESV高值区与低值区相互溶解渗透,总体上高值区与较高值区对低值区呈包围态势。高值和较高值区分布较均匀、低值与较低值区分布较集中,中等值区分布较为散乱,呈随机镶嵌结构分布格局。生态系统服务价值及其动态演化的空间自相关与高低值聚集现象明显,但其相关性与聚集程度趋于弱化。"退田还湖"、"退耕还林"、"绿色湖南"等政策的实施,促使研究区域的ESV增加并形成若干增值热点区,城镇化、城市扩张与土地开发导致生态系统服务价值损失,并形成城镇密集区、水土资源富集区分布的价值损失冷点区。     

基于系统建模的城市土地利用碳达峰仿真研究——以江苏省为例

实现碳达峰是中国应对全球气候危机的关键举措。按照“理论-模型-实证”逻辑框架,在理论分析基础上,构建城市土地-经济-碳排放系统动力学模型,对江苏省城市碳达峰路径进行多情景仿真模拟。结果表明：(1)江苏省未来经济总量、结构持续增长优化,增加第三产业投资能有效促进产业结构升级,但会降低经济增长速度;(2)城市用地呈不断增长趋势,但其增长动力持续减弱,在减碳发展情景下,城市建设用地总量在2033年达到峰值5 514.96 km²,出现“城市收缩”现象;(3)产业结构和能源效率优化能降低城市能耗需求,但其仍保持增长趋势,在减碳发展情景下,江苏省最快于2025年达到CO₂排放量峰值65 790万t,相对于持续上涨的CO₂排放量,现有碳汇用地对实现碳达峰目标作用有限。因此,针对实现碳达峰的主要影响因素,提出：在稳定经济增长的同时,从提升能源和用地效率入手降低能源需求和碳汇用地损失,加快技术创新优化能源供给结构,进而实现碳达峰目标。     

杭州湾南岸滨海平原土地利用/覆被空间格局变化分析

杭州湾南岸滨海平原位于沪、杭、甬经济金三角的中心地带,是我国沿海经济最发达的地区之一。研究其土地利用/覆被空间格局变化对合理利用土地资源,促进沿海地区的可持续发展具有重要意义。利用1987年和2000年2个时期的TM影像,分析了杭州湾南岸滨海平原土地利用/覆被数量及空间格局变化特征。结果表明,杭州湾南岸滨海平原建设用地、水体和养殖用地呈现明显的增长趋势,水田、旱地、滩地、林地和盐田呈减少趋势。受自然和人类活动的共同影响,土地利用/覆被类型斑块平均面积由0.245 km2降至0.173 km2,斑块密度则由4.081个/km2提高到5.781个/km2,斑块数量增加了42%。由于斑块的破碎化,大部分土地利用/覆被类型的边界密度、形态指数、分维数和斑块密度都有不同程度的增加。城市化和非农化的发展使得建设用地格局指数变化表现出一定的特殊性。     

建设用地空间错配理论、机制与效益损失:基于湖北省的实证

研究建设用地空间错配特征及内在机制,对纠正土地资源错配、优化土地资源配置机制具有现实意义。基于资源错配理论对土地资源错配理论开展梳理,提出建设用地错配机制假说,运用边际分析法和计量方法构建建设用地空间错配测度模型及机制检验模型,并以湖北省为例进行实证研究。结果表明:①1996—2017年湖北省建设用地过度错配与短缺错配并存,空间错配程度总体上有所改善,但局部地区错配程度加剧。②土地负外部性扩散、非均衡发展、非市场化供应、土地财政依赖等加剧了建设用地空间错配,优化产业结构、减少政府腐败、发展多元所有制等有利于降低建设用地空间错配程度。③1996—2017年湖北省建设用地空间错配效率损失由6.92%下降到3.84%,年均减少2.03%,效率损失得到缓解。④从损失值看,湖北省建设用地空间错配效率损失严重,1996—2017年累计经济损失达3.90×10^4亿元。主要结论:建设用地空间错配测度模型兼顾了土地配置的效率与公平,可以作为建设用地空间错配程度衡量的有效方法;建设用地空间错配已经成为阻碍经济增长的重要因素之一,纠正建设用地空间错配,能有效促进区域经济增长;土地市场配置和政府主导配置均会带来建设用地空间错配,建设用地配置中一个“有效的市场”与“有为的政府”结合十分必要且迫切。     

安徽省主要气象灾害趋势演变及其对粮食总产的影响

为了揭示安徽省主要气象灾害的现状和变化规律，保障粮食作物稳产高产。该文利用1986~2017年安徽省78个市、县的干旱、洪涝、风雹、低温冷冻害和雪灾等4类主要气象灾害的受灾、成灾率数据，采用气候倾向率、灰色关联度和R/S分析方法，分析了全省4类主要气象灾害的时空变化特征和未来发展趋势及其与粮食总产的关联度。结果表明：（1）全省4类气象灾害的受灾、成灾率均随年代呈下降趋势，近10年受灾、成灾率明显偏少；高值区多出现在淮北地区、皖南山区和大别山区，低值区大多出现在沿淮、江淮和沿江地区。（2）未来安徽省干旱受灾、成灾率将继续下降，洪涝将持续不明显的下降趋势，风雹、低温冷冻害和雪灾将由下降趋势转为平稳或略有上升的趋势。（3）4类气象灾害的受灾、成灾率与粮食总产量的关联度由高到低的排序均为: 洪涝、低温冷冻害和雪灾、干旱、风雹。由此说明洪涝是影响安徽省粮食生产最主要的气象灾害。