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黔中喀斯特地区典型县域碳储量时空演变及多情景模拟预测:以普定县为例

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环境科学 2024年第2期45卷 961-973页

作者：李月罗红芬贵州财经大学公共管理学院贵阳550025

探析黔中喀斯特地区典型县域碳储量时空演变和未来空间分布趋势,对优化土地生态安全格局,提升区域碳储量,促进城市低碳可持续发展具有重要意义.以黔中喀斯特地区典型县域——普定县为例,耦合PLUS-InVEST模型,基于解译的土地利用数据和... 详细信息

探析黔中喀斯特地区典型县域碳储量时空演变和未来空间分布趋势,对优化土地生态安全格局,提升区域碳储量,促进城市低碳可持续发展具有重要意义.以黔中喀斯特地区典型县域——普定县为例,耦合PLUS-InVEST模型,基于解译的土地利用数据和未来土地预测,反演1973~2020年普定县的土地利用变化与碳储量时空演变特征,并模拟预测2060年不同情景下土地利用空间格局演变及其碳储量变化.结果表明:①1973~2020年普定县碳储量整体增加6.61×10^(5) t,呈上升趋势,空间上呈现出“东和西部上升,中南部下降”的变化特征.②普定县历史时期土地利用变化主要表现为建设用地持续扩张,有林地和灌木林地面积占比波动上升,2060年不同情景下土地利用变化延续了历史时期的变化特征.③2060年普定县在自然演变、生态保护和经济发展情景下碳储量较2020年分别增加2.93×10^(5)、5.40×10^(5)和1.11×10^(5) t,其中生态保护情景增加最为显著,旱地向灌木林地转移是区域固碳能力增加的主要原因.研究结果可为普定县土地利用管理决策以及减排增汇政策制定提供科学参考.

关键词：土地利用变化喀斯特碳储量 InVEST模型 PLUS模型普定县

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石羊河流域生态系统碳储量时空变化及多情景模拟

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中国环境科学 2024年第6期44卷 3365-3375页

作者：许澳康胡梦珺石晶孟祥云白清竹郭婧玲刘烁雅张嗣阳西北师范大学地理与环境科学学院甘肃省绿洲资源环境与可持续发展重点实验室甘肃兰州730070

以石羊河流域为例,利用InVEST模型评估1990~2020年土地利用变化带来的碳储量效应,耦合PLUS模型模拟2035年在自然发展、生态保护、水资源约束和经济发展情景下土地利用变化及其对碳储量的影响.结果表明:石羊河流域土地利用主要以未利用地... 详细信息

以石羊河流域为例,利用InVEST模型评估1990~2020年土地利用变化带来的碳储量效应,耦合PLUS模型模拟2035年在自然发展、生态保护、水资源约束和经济发展情景下土地利用变化及其对碳储量的影响.结果表明:石羊河流域土地利用主要以未利用地,草地和耕地为主,占流域总面积的93%.1990~2020年石羊河流域耕地,水域和建设用地面积呈增长趋势,其余用地面积呈减少趋势.2020~2035年多情景模拟下,只有生态情境中林地和草地面积增加显著.1990~2020年流域碳储量整体呈增长趋势,其中以草地,未利用地和耕地碳储量贡献为主,占碳总量的86%.2020~2035年4种情景下的碳储量均有所增加,但生态保护情景中碳储量增加最为显著,共增加3.75×10^(6)t.自然发展情景和经济发展情景下,林地和草地转为耕地的面积远大于转入,碳储量损失较多.水资源约束情景下,耕地主要转出为草地和建设用地,其他各地类之间转换所承载的碳储量基本平衡.生态保护情景下,林地,草地等生态用地转入面积大于转出使区域碳储量增加.研究结果以期为石羊河流域提升陆地生态系统碳储量和规划未来国土空间提供科学依据.

关键词：碳储量 InVEST模型 PLUS模型土地利用石羊河流域

东北天然次生针阔混交林乔木层碳储量变化的采伐干扰响应

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林业科学 2024年第7期60卷 17-27页

作者：杨润露王娟张春雨北京林业大学林木资源高效生产全国重点实验室北京100083

[目的]探究采伐干扰对东北典型天然次生针阔混交林乔木层碳储量变化的影响,为东北地区森林可持续经营提供理论依据。[方法]在吉林省林业实验区国有林保护中心选取4块1 hm^(2)针阔混交林样地,2011年开展初次调查,同年冬季进行采伐作业,2... 详细信息

[目的]探究采伐干扰对东北典型天然次生针阔混交林乔木层碳储量变化的影响,为东北地区森林可持续经营提供理论依据。[方法]在吉林省林业实验区国有林保护中心选取4块1 hm^(2)针阔混交林样地,2011年开展初次调查,同年冬季进行采伐作业,2013、2015、2018和2021年复测保留木。采用双变量线性回归法,探讨采伐强度、物种多样性、功能多样性、系统发育多样性和群落加权平均性状值对碳储量和碳增量的影响;使用多元线性回归模型,比较各变量的贡献程度;利用结构方程模型,检验各变量对碳储量和碳增量的直接和间接效应。[结果]1)碳储量和碳增量多元线性回归模型中,采伐强度对碳储量和碳增量的贡献分别占总解释量的25%和5%;植物物种多样性对碳储量和碳增量的贡献分别占总解释量(物种、功能、系统发育多样性)的67%和58%;群落加权平均性状值对碳储量和碳增量的贡献分别占总解释量的8%和37%。2)碳储量结构方程模型中,采伐强度对系统发育多样性、功能多样性、最大树高加权性状值和碳储量具有显著负向效应,路径系数分别为−0.221、−0.454、−0.337和−0.229;采伐强度对木质密度加权性状值具有显著正向效应,路径系数为0.368;采伐强度对物种多样性的直接效应不显著;物种多样性和功能多样性对碳储量具有显著正向效应,路径系数分别为0.306和0.235;系统发育多样性和群落加权平均值对碳储量的直接效应不显著。3)碳增量结构方程模型中,最大树高加权性状值对碳增量具有显著正向效应,功能多样性与木质密度加权性状值不相关,其他变量间的关系与碳储量模型相同。[结论]物种多样性、功能多样性、群落加权平均性状值对碳储量和碳增量具有直接影响,森林经营时可通过增加植物种类以促成功能多样的林分来提高森林碳汇能力。采伐强度直接或间接通过功能多样性和群落加权平均性状值减少碳储量和碳增量,在森林经营中应合理采伐,以提高森林碳汇能力。

关键词：采伐干扰植物物种多样性群落加权平均性状值碳储量碳增量

基于土地利用变化情景的生态系统碳储量评估——以太行山淇河流域为例

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地理学报 2019年第3期74卷 446-459页

作者：朱文博张静静崔耀平郑辉朱连奇河南大学环境与规划学院开封475004

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,影响其碳源、碳汇效应,但以往结合时空尺度探讨流域未来土地利用变化对生态系统碳储量影响的研究尚不多见。以太行山淇河流域为例,分析2005-2015年土地利用变化,采用Markov-CLUE-S... 详细信息

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,影响其碳源、碳汇效应,但以往结合时空尺度探讨流域未来土地利用变化对生态系统碳储量影响的研究尚不多见。以太行山淇河流域为例,分析2005-2015年土地利用变化,采用Markov-CLUE-S复合模型预测2025年自然增长、耕地保护及生态保护情景下的土地利用格局,并基于土地利用数据,运用InVEST模型的碳储量模块评估2005-2015年及未来不同情景下的生态系统碳储量。结果表明:①2015年淇河流域生态系统碳储量和平均碳密度分别为3.16×10~7t和141.9 t/hm^2,自2005年以来分别下降0.07×10~7t和2.89 t/hm^2。②2005-2015年碳密度在低海拔区域以减少为主,在高海拔区域增加区与减少区比例相当,淇河中下游地区建设用地的大肆扩张以及上游林地的退化是导致碳密度下降的主要原因。③2015-2025年自然增长情景下碳储量和碳密度下降仍较明显,主要是低海拔区域固碳能力的减弱;耕地保护情景减缓了碳储量和碳密度的下降幅度,主要是由于低海拔区固碳能力的增强;生态保护情景下,碳储量和碳密度显著增加,分别达到3.19×10~7t和143.26 t/hm^2,主要发生在海拔高于1100 m的区域。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减小。因此,研究区土地利用规划可统筹考虑生态保护和耕地保护情景,既能增加碳汇,又能保障耕地质量和粮食安全。

关键词：土地利用 Markov-CLUE-S复合模型 InVEST模型碳储量情景模拟淇河流域

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石羊河流域多情景土地利用优化及碳储量评估

环境科学 2024年第7期45卷 4164-4176页

作者：杜怀玉俞金凤张媛王家亮西北师范大学社会发展与公共管理学院兰州730300

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InVES... 详细信息

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:(1)2000~2020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0.035×10^(8) t,主要源于耕地面积的增加.(4)2030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5.65×10^(8)、5.64×10^(8)和5.73×10^(8) 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.

关键词： PLUS-InVEST模型石羊河流域土地利用碳储量多情景

基于FLUS-InVEST模型的大庆市土地覆盖模拟与碳储量评估

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环境科学 2024年第10期45卷 5983-5993页

作者：李雪李文高宇东北林业大学园林学院哈尔滨150040 黑龙江省森林保护研究所哈尔滨150040

以大庆市域为研究区,探讨未来土地覆盖变化对碳储量的影响并识别固碳能力热点区域.运用未来土地利用模拟(FLUS)模型模拟2030年自然演替情景、生态保护情景、城市发展情景和综合发展情景土地覆盖格局,结合生态系统服务和权衡的综合评估(I... 详细信息

以大庆市域为研究区,探讨未来土地覆盖变化对碳储量的影响并识别固碳能力热点区域.运用未来土地利用模拟(FLUS)模型模拟2030年自然演替情景、生态保护情景、城市发展情景和综合发展情景土地覆盖格局,结合生态系统服务和权衡的综合评估(InVEST)模型估算2010、2020和2030年4种情景碳储量,最后通过热点分析工具识别固碳能力冷热点区域.结果表明:①2010~2020年,耕地、水体和人造地表面积增加,其余土地覆盖类型面积均减少,总碳储量减少了8.6×10^(5) t.②2030年自然演替情景和城市发展情景土地覆盖变化与2010~2020年间相似,碳储量分别减少了1.16×10^(6) t和1.20×10^(6) t,综合发展情景碳储量相比于2020年减少了1.00×10^(6) t,生态保护情景碳储量为5.6777×10^(8) t,相比2020年增加了2.53×10^(6) t.③草地和湿地向耕地面积转化,是导致碳储量损失的主要原因,生态保护情景碳储量主要贡献者是湿地.④固碳能力热点区域主要位于湿地分布地区,冷点区域主要分布在大庆市主城区中心部分,耕地的固碳能力不显著.根据研究结果,实现大庆市城市转型应坚持退耕还林还草,加大还湿力度,提升城市用地的利用率,在主城区增加绿色基础设施.

关键词：情景模拟碳储量 FLUS模型大庆市热点分析

碳中和目标下中国森林碳储量、碳汇变化预估与潜力提升途径

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林业科学 2024年第4期60卷 157-172页

作者：刘世荣王晖李海奎余振栾军伟中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所国家林业和草原局森林生态环境重点实验室北京100091 中国林业科学研究院资源信息研究所国家林业和草原局森林经营与生长模拟重点实验室北京100091 南京信息工程大学应用气象学院南京210044 国际竹藤中心竹藤资源与环境研究所国家林业和草原局/北京市共建竹藤科学与技术重点实验室北京100102

增强森林固碳增汇功能是减缓大气二氧化碳浓度上升和全球气候变暖的重要手段,也是实现碳中和国家战略目标的有效途径。本研究基于文献分析法和模型模拟,系统阐述中国森林碳储量和碳汇现状、动态变化与潜力提升途径。根据国家森林资源连... 详细信息

增强森林固碳增汇功能是减缓大气二氧化碳浓度上升和全球气候变暖的重要手段,也是实现碳中和国家战略目标的有效途径。本研究基于文献分析法和模型模拟,系统阐述中国森林碳储量和碳汇现状、动态变化与潜力提升途径。根据国家森林资源连续清查数据测算的森林植被碳储量近5年平均年增长0.152 Pg(以C计),2000s—2010s中国陆地生态系统碳汇量约229.7 Tg·a^(-1)(以C计),其中森林植被(指乔木林)碳储量约增加150.6 Tg·a^(-1)(以C计),约占整个陆地生态系统植被碳汇量的65.6%。过去70年,中国森林已从碳源转变为逐渐增强的碳汇。在森林面积保持不变的情景下,相比2000s—2010s时段,2030年后现有乔木林的生物量碳汇将有所下降;如果森林面积未来持续增加,2030—2050年中国新增乔木林的碳汇量仍将呈增加趋势。在全球变化背景下,气候变化及其引发的风险(极端干旱与热浪事件、森林火灾、病虫害等)可能会削弱森林碳汇功能。为维持并提升森林碳储量和碳汇潜力,需要采取森林碳储与碳汇双增以及森林碳汇与木质林产品碳库协同提升的策略,从保碳、增碳、扩碳和碳资源化利用的汇转移4个途径对森林资源实施保护修复、精准绿化、科学经营与合理利用以及多时空尺度的优化布局,同时重视森林土壤碳库增汇的长期效应。在林业减缓和适应气候变化框架下,森林碳汇潜力提升未来研究重点是科学推进国土绿化适宜造林地和树种选择,森林经营增汇技术,森林碳储、碳汇协同提升与木质产品库的碳汇转移与存续的时空配置优化模式,森林土壤固碳增汇机制以及潜力研究,准确评估森林碳汇对实现国家碳中和目标的贡献及其时间表和路线图。

关键词：森林碳储量碳汇森林面积固碳潜力碳增汇技术

基于PLUS-InVEST模型碳储量时空演变及驱动因素分析——以纳帕海流域为例

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中国环境科学 2024年第9期44卷 5192-5201页

作者：张爽高启晨张戎宋晨珲栗忠飞西南林业大学生态与环境学院云南昆明650224 中国石油集团安全环保技术研究院有限公司北京102200

以纳帕海流域为例,利用PLUS-InVEST模型和地理探测器等方法,对过去20a和未来不同情境下该流域的土地利用变化、碳储量时空演变规律以及空间分异驱动因素进行了深入分析.研究结果表明:(1)2000~2020年,水域、建设用地面积分别增加143.98%... 详细信息

以纳帕海流域为例,利用PLUS-InVEST模型和地理探测器等方法,对过去20a和未来不同情境下该流域的土地利用变化、碳储量时空演变规律以及空间分异驱动因素进行了深入分析.研究结果表明:(1)2000~2020年,水域、建设用地面积分别增加143.98%、451.86%,耕地、草地面积分别减少61.37%、20.53%,耕地和草地主要转化为建设用地,部分草地也转化为林地;(2)纳帕海流域碳储量在过去20a中总体呈现下降趋势,共减少了0.63×10^(6)t,草地和耕地的下降和建设用地的增加是碳储量减少的主要原因;(3)与2020年相比,未来2035年不同情景下的碳储量,除自然发展和耕地保护情景外,其他情景下均呈增加趋势,碳储量总量分别为18.11×10^(6)t,18.17×10^(6)t,18.29×10^(6)和18.31×10^(6)t;(4)DEM(0.533),年均温(0.442)和NDVI(0.365)是驱动纳帕海流域碳储量空间分异的主导因子;(5)各驱动因子间的交互作用强度均强于单一因子,其中协同作用最强的是DEM与NDVI协同影响类型(0.633).研究结果可为纳帕海流域土地利用合理规划及碳汇功能提升提供数据支撑.

关键词：碳储量驱动因子 Plus-InVEST模型地理探测器纳帕海流域

耦合PLUS-InVEST-Geodector模型的新疆地区碳储量时空变化及驱动机制分析

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环境科学 2024年第9期45卷 5416-5430页

作者：傅楷翔贾国栋余新晓陈立欣北京林业大学水土保持学院北京100083 北京林业大学林木资源高效生产全国重点实验室北京100083 北京林业大学水土保持国家林业和草原局重点实验室北京100083

基于“双碳”战略目标下探明新疆土地利用变化对碳储量的影响及碳储量空间分异驱动因素并预测不同情景下的新疆2035年土地利用类型,分析其对碳储量的影响,对新疆政策制定、土地利用结构调整和碳中和目标实现具有重要的理论与现实意义.耦... 详细信息

基于“双碳”战略目标下探明新疆土地利用变化对碳储量的影响及碳储量空间分异驱动因素并预测不同情景下的新疆2035年土地利用类型,分析其对碳储量的影响,对新疆政策制定、土地利用结构调整和碳中和目标实现具有重要的理论与现实意义.耦合PLUS-InVEST-Geodector模型,探究新疆2035年快速发展、自然变化、耕地保护和生态保护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-可达性组合角度定量揭示影响碳储量变化归因.结果表明:①1990~2020年新疆耕地和建设用地面积增加,从转移方向上看,主要由未利用地转为草地.②时间尺度上,新疆碳储量表现为“减少-增加-减少”的波动状态,总体呈增加趋势,未利用地转移至草地是其碳储量增加的主要原因;空间尺度上,北部阿尔泰山、中部天山和南部昆仑山系碳储量较高,塔里木盆地和准噶尔盆地碳储量较低.③2035年自然发展和快速发展情景碳储量较2020年减少27.24 Tg和71.17 Tg;生态保护和耕地保护情景增加492.55 Tg和46.67 Tg,生态保护情景较其他情景能显著提升新疆地区碳储量,4种情景碳储量分布格局与2020年大致相同.④除地类转化外,土壤侵蚀强度是新疆碳储量空间分异的主要驱动因子(q值为0.3501),其次是植被净初级生产力;多因子交互结果显示,新疆碳储量空间分异是多重因素共同作用的结果,所有因子在交互作用下均有协同增强的作用,土壤侵蚀强度和植被净初级生产力交互作用是新疆碳储量空间分异的主要交互驱动因子.

关键词：碳储量 PLUS模型 InVEST模型地理探测器新疆