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.     

石羊河流域多情景土地利用优化及碳储量评估

研究碳储量与土地利用变化的响应关系及空间分布特征,预测未来土地利用类型变化所导致的碳储量变化趋势,可为流域政策制定、土地利用结构调整和“双碳”目标的实现提供一定的借鉴. 基于2000年、2010年和2020年三期土地利用数据,运用InVEST模型和PLUS模型,开展石羊河流域2000~2020年间和2030年自然发展、城镇发展和生态保护这3种情景下土地利用变化及其对碳储量的影响研究. 研究发现：①2000~2020年石羊河流域主要土地利用类型是耕地、草地和未利用地,且耕地、水域和建设用地的面积呈增加趋势,其中建设用地面积增幅最大. ②较2020年,2030年自然发展情景下,耕地、水域和建设用地面积均有所增加,分别增加6.15%、9.56%和29.9%;在城镇发展情景下,建设用地面积增加最多;相比其他两种情景,在生态保护情景下林地和草地面积出现了增加. ③石羊河流域2000~2020年碳储量呈平稳增加的趋势,20年间增加了0.035×10⁸ t,主要源于耕地面积的增加. ④2030年自然发展、城镇发展和生态保护3种情景下石羊河流域的碳储量分别为5.65×10⁸、5.64×10⁸和5.73×10⁸ t,较2020年均有增加,其中生态保护情景下碳储量增加最多,主要是源于草地和林地面积的增加. 研究结果表明建设用地的扩张是造成碳储量流失的主要原因,若采取有效的生态保护措施将有助提高流域碳储量,可以解决由于经济发展而导致的碳储量流失问题.     

基于PLUS模型和InVEST模型的西双版纳碳储量变化研究

为了探究西双版纳州2000—2030年不同土地覆被类型变化特征及其对碳储量的影响,提升区域碳储量的估算精度和准确度,采用PLUS模型和InVEST模型相结合的方法,分别预测了2030年不同情景下西双版纳的土地覆被情况以及不同土地类型下的碳储量的变化。结果显示：(1) PLUS模型在西双版纳的预测结果比较理想,2000年模拟2010年、2010年模拟2020年的Kappa系数分别为0.80、0.81。(2) 2000—2020年,林地、草地、灌木地在逐渐减少,建设用地在不断扩张,20年间城镇用地增加了172.37 km²,至2030年,建设用地进一步扩张,面积达到了381.18 km²,林地和草地转移成一部分转换成耕地,另一部分转换成建设用地。(3) InVEST模型计算出来的2000—2030年西双版纳碳储量总体呈下降趋势,空间上存在着呈块状和条状交错分布的特点。2000年、2010年、2020年西双版纳州的碳储量分别为4.94×10⁷t、4.82×10⁷t、4.76×10⁷t...     

基于气象大数据的环评技术复核研究

针对环评技术复核工作中存在的一些问题和需求,以中国气象局权威气象数据为基础,建立了一套基于气象大数据的环评技术复核原型系统,对环评业务使用的气象数据进行智能化、自动化复核.典型复核案例结果表明,该系统可定量评估气象数据真实性,识别相关疑似造假行为.     

京津冀城市群建设用地扩张多情景模拟及其对生态系统碳储量的影响

量化分析建设用地扩张对陆地生态系统碳储量的影响,探索模拟建设用地扩张的优化方案以提高未来生态系统碳储量,对区域可持续发展和生态文明建设具有重要的现实意义.基于土地利用和地理空间数据,利用生态系统服务与权衡综合评估（InVEST）模型和基于栅格的斑块生成土地利用模拟（PLUS）模型,以2 km网格为基本单元,核算分析了京津冀城市群2000~2020年生态系统碳储量和格局演变,拟合回归了建设用地变化和碳储量变化两者关系,设置不同城市扩张发展情景对京津冀城市群2030年土地利用格局进行了模拟并分析了不同发展情景下2020~2030年建设用地扩张对碳储量的影响.结果表明：①京津冀城市群2000、2010和2020年生态系统碳储量（以C计）分别为2 088.02、2 106.78和2 121.25 Tg,其中林地碳库占比最大.研究期间碳储量减少的网格单元集中分布在北京、天津、石家庄和唐山等大城市周边,建设用地扩张的区域是碳储量变化最为剧烈的区域.②在建设用地占比10%以上的各等级网格单元区域,建设用地扩张和碳储量变化回归拟合关系良好,两者回归系数均呈现波动上升趋势.③在自然发展、建设用地扩张增速减少15%和建设用地扩张增速减少30%这3种发展情景下,2030年生态系统碳储量（以C计）分别为2 129.12、2 133.55和2 139.10 Tg.2020~2030年建设用地扩张和碳储量变化两者回归拟合效果均明显优于2000~2010年和2010~2020年,回归系数随着建设用地占比等级的增加均呈现波动增加的趋势.在各建设用地占比等级区域,回归系数值均呈现：自然发展情景<建设用地扩张增速减少15%发展情景<建设用地扩张增速减少30%发展情景.在“双碳”目标下,京津冀城市群应优先选择建设用地扩张增速降低发展情景,对建设用地的扩张应优先控制在建设用地占比较高的区域.     

基于Meta分析的煤矿区植被恢复对土壤有机碳储量的影响

煤矿开采是全世界应对不断增加的能源需求的主要手段.但随着煤矿开采,区域生态系统遭到不同程度的破坏,导致“碳汇”能力下降.植被恢复是矿区退化的生态系统和固碳功能恢复的基础.然而,目前尚未对全球范围内煤矿区植被恢复对土壤有机碳（SOC）的影响进行系统研究,因此无法准确预测全球SOC库对植被恢复的响应.通过搜集同行评议的112篇文章中植被恢复的土壤理化性质,以评估煤矿区植被恢复类型、土壤深度、恢复年份、年均温、年降水量和海拔等对SOC的影响,并明确相关的关键驱动因素.结果表明,受损煤矿区通过植被恢复能够显著改善土壤的理化性质,植被恢复后土壤相较于未恢复或自然恢复SOC储量提升了39.02%.当不考虑环境因素时,利于SOC储量积累的植被恢复类型为：农田>林地>草地>灌木林.4种类型的植被恢复对表层（0~20 cm）SOC储量均得到显著增加,草地和灌木能显著增加深层（>40 cm）的SOC储量,而林地和农田类型下深层的SOC储量与未恢复或自然恢复后的SOC储量无显著差异.植被恢复后SOC储量的增加趋势会随着土壤深度的增加而降低.具体的植被恢复策略应根据气候条件选择合适的植被类型.受损煤矿区在年均温<0℃和年均降水<500 mm的环境下,固碳效应较高的植被恢复类型为草地和灌木林,而在年均温>15℃和年降水量>800 mm的环境下,林地和农田恢复类型能够更好地增加SOC储量.TN、BD、AN和AK是影响土壤固碳能力的主要因素.研究可为量化受损煤矿区不同植被恢复措施的固碳效果和退化生态系统的恢复与重建提供理论参考.     

基于InVest模型的济南生态系统碳储量评估

基于济南市2010—2020年土地利用变化规律,运用In Vest模型估算了济南市生态系统碳储量,分析了济南市碳储量变化特征。结果表明：2020年济南市济南市碳储量约为1.94亿t,较2010年减少0.14亿t,主要受城市化发展部分土地利用类型由耕地转移为城镇用地。辖区内碳储量最大的土地利用类型为耕地,且呈下降趋势;林草地等生态绿地碳储量呈增长趋势,说明济南市在增绿护绿上取得一定成效。     

几种不同更新的森林群落碳储量结构特征分析

森林更新是维持和扩大森林资源的主要途径,也是森林结构调整、森林可持续经营和构建多功能高效的森林生态系统的过程。在安徽南部的岭南林场,选择了马尾松（Pinus massoniana Lamb）人工林（MP）、杉木（Cunninghamia lanceolata）人工林（CF）、阔叶混交天然次生林（MB）和针阔混交人工次生林（MN）等4种具有典型代表性的森林群落类型,研究了不同更新方式形成的森林群落的碳储量结构特征。结果表明：（1）针阔混交次生林树干生物量密度最大,为（67.32±56.57）mg.hm-2,杉木人工林生物量密度最小,为（43.79±9.13）mg.hm-2,而马尾松树干生物量所占比例最大,为（64.04±1.49）%。阔叶混交次生林碳储量最高,为（126.47±90.75）mg.hm-2;（2）4种群落类型中,阔叶混交林与马尾松群落碳密度最大,分别为95.67和98.21mg.hm-2,杉木群落碳密度最小,为55.41 mg.hm-2。阔叶混交林中的灌木层生物量碳密度最大,为（17.438±24.627）mg hm-2,马尾松林的草本层和枯落层生物量碳密度最高,分别为（1.326±0.431）、（5.517±2.846）mg.hm-2;（3）阔叶混交林群落的地下碳储量最高,为（10.5±9.8）mg.hm-2,群落地下碳储量从大到小的顺序是阔叶混交林〉针阔混交林〉杉木林〉马尾松林。相应的群落地上碳储量从大到小的顺序是阔叶混交林〉针阔混交林〉马尾松林〉杉木林。杉木林根茎比（R/S）最大,为0.21±0.01,杉木林群落中的灌木层根茎比（R/S）最大,为1.61±0.11;（4）在阔叶混交林中,株数密度与乔木层、草本层的碳比例正相关。在杉木林群落中,平均胸径、株数密度与乔木层碳所占比例成负相关。除杉木林群落外,灌木层碳含量之比与胸径及密度等调查因子都呈负相关。     

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。     

台湾周边海域波浪能资源研究

利用近5 a的实测海浪数据,定义了波浪能资源开发的可用波高,从波浪能流密度的大小、波周期、波浪能资源开发的可用波高出现频率、波浪能资源储量等方面着手,对台湾周边海域的波浪能资源进行分析,为海浪发电、海水淡化等波浪能资源开发工作提供科学依据。研究发现:①台湾周边大部分海域的能流密度在3 kW/m以上,相对大值区分布于基隆、澎湖、花莲、成功大武附近海域,成功大武附近海域的年平均能流密度高达7.15 kW/m。能流密度在1月和10月最大,7月为全年最低。②台湾岛西部海域的海浪波周期多在4.5~5.5 s,台湾岛以东海域、北部的基隆附近海域、南部的鹅銮鼻附近海域的波周期在6.0 s左右。③台湾周边海域可用波高出现的频率整体较高,其中1月和10月出现频率明显大于4月和7月。④台湾周边海域的波浪能资源总储量在2×10⁴ kWh·m^-1以上,高值区分布于台湾北部的基隆附近海域、台湾东部的花莲附近海域、台湾东南部的成功大武附近海域、位于台湾海峡的澎湖附近海域,高雄附近海域为低值区。⑤台湾周边海域波浪能资源的富集区分布于基隆附近海域、花莲附近海域、成功大武附近海域以及澎湖附近海域,相对贫乏区分布于高雄附近海域。