基于PLUS-InVEST模型的京津冀碳储量变化及预测

研究京津冀地区土地利用变化对碳储量时空变化的影响,可为该区域碳达峰背景下土地的合理利用与规划提供科学依据。基于京津冀2000-2020年土地利用数据,运用PLUS-InVEST模型探讨京津冀过去2000-2020年及未来2030年3种情景(自然变化、耕地保护、生态保护)下碳储量的变化。结果表明：2000-2020年京津冀耕地、草地和未利用土地呈减少趋势,建设用地、林地和水域呈增加趋势,20a碳储量减少56.95Tg,耕地和林地是主要的碳储存地,建设用地侵占耕地是碳储量减少的主要原因;2030年自然变化情景、耕地保护情景、生态保护情景下碳储量较2020年分别减少7.45Tg,增加4.02Tg和24.39Tg。生态保护情景更有助于提高京津冀碳储量,对该区域土地利用规划管理和增汇政策的制定提供决策参考意义。     

基于PLUS和InVEST模型的乌鲁木齐市碳储量时空演变与预测

土地利用变化对陆地生态系统的碳储量变化有着重要影响,研究不同发展情景下陆地生态系用碳储量变化情况,有利于优化空间布局,协调土地利用与生态环境保护的关系。本研究结合PLUS和InVEST模型,通过多种驱动因素数据分析了2000—2020年乌鲁木齐市土地利用的变化特征,以此预测模拟2030年自然发展情景、生态保护优先情景和耕地保护优先情景下土地碳储量。结果表明：(1)2000—2020年乌鲁木齐市林地、水域、建设面积、未利用地数量增加,耕地、草地面积减少。(2)2030年,自然发展情景延续了以往发展模式,建设用地面积增幅为18.29%。生态保护优先情景下,建设用地的扩张速度得到有效控制,增幅已经减缓,为4.73%。耕地保护优先情景下耕地面积比自然发展情景下多了171 km²,耕地保护效果显著。(3)2000—2020年,碳储量呈下降趋势,共计减少8.5×10⁶t。2030年自然发展情景下碳储量总量相较于2020年减少了4.065×10⁶t,生态保护优先情景下比自然增长情景高7.519×10⁵t,耕地保护...     

农牧交错带玉米农田生态系统碳储量变化特征及分布格局

农田生态系统碳储量变化是陆地碳循环和全球气候变化研究中的一个重要问题。选取我国北方典型农牧交错区当地主要作物玉米为研究对象,对该地区在传统深耕覆膜种植方式下不同时期（翻耕后、幼苗期、成熟期、次年翻耕前）的玉米农田生态系统碳储量及分布格局进行研究。结果表明：在该地区传统耕作方式下玉米农田生态系统地上碳储量显著大于地下碳储量,而土壤碳密度随着土层加深变化规律不明显;单株玉米平均碳含率为43．3％,除根系外,玉米叶片、茎秆有机碳含率变化规律表现为幼苗期＞收获期;单株玉米碳储量为收获期＞幼苗期;玉米农田生态系统土壤碳密度为收获期＞幼苗期＞次年翻耕前＞翻耕后,土壤碳密度在翻耕后较其他时期显著降低（P＜0．05）;农田生态系统总碳密度与土壤碳密度变化规律一致。玉米农田生态系统经过一个完整的作物生长季后土壤碳密度在次年翻耕前较前一年翻耕后增加了13415 kg?hm －2;而作物的碳密度在收获期高达10974．8 kg?hm －2。由此可见,玉米农田生态系统对大气有明显的固碳减排作用,其“碳汇”能力较强。     

陕西省森林植被碳储量、碳密度及其空间分布格局

采用森林植被生物量换算因子连续法,估算了2009年陕西省森林植被碳贮量和碳密度及其地理分布特征。结果表明:陕西省森林植被碳储量为19942.20万t,以栎类最大,占全省碳储量的58.13%。天然林是森林植被碳储量的主体,占全省碳储量的95.30%。陕西省森林植被碳密度为31.20t/hm2,以桦木最高,为45.92t/hm2。天然林的碳密度为36.23t/hm2,是人工林的4.57倍。陕西省森林植被碳储量主要分布在管辖区内涉及黄龙山、桥山、关山、秦岭和巴山林区的行政区,其中以汉中最大,占全省碳储量的26.16%。森林植被碳密度以西安最高,为45.58t/hm2,而处于陕西省最北部榆林的碳储量和碳密度最低。根据碳储量与碳密度的空间差异,陕西省应采取分区森林经营与管理措施,一方面通过科学抚育和管理提高现有自然林的碳汇能力,另一方面加强重点造林工程,扩大人工林覆盖面积,增加森林碳汇潜力,使陕西省森林在全球碳汇中发挥重要作用。     

祁连山地区土地利用变化对碳储量的影响及经济价值估算

人类活动是土地利用变化的主要驱动因素,土地利用/覆盖变化通过影响陆地生态系统的结构和功能间接影响生态服务价值。本文基于土地利用转移矩阵和动态度分析了2000—2020年祁连山地区土地利用变化特征,应用InVEST模型估算了祁连山地区生态系统的碳储量,结合复利现值公式估算了各时期碳储量经济价值。结果表明：(1)2000—2020年草地和未利用地是祁连山地区的主要土地利用类型,占土地利用类型总面积80%以上,且两者之间转换最为显著。因人类活动加剧和城市化进程的推进,祁连山地区林地和未利用地面积减少,其他地类面积增加;(2)由于该地适宜的地理环境、植被保护力度的加强与人工管理的作用,2000—2020年祁连山地区碳储量增加44.26×10⁴t,并呈“西北低,东南高”的空间分布特征,与土地利用类型分布显著相关。其中,耕地、草地和水域碳储量增加73.1×10⁴t,林地和未利用地碳储量减少28.8×10⁴t;(3)2000—2020年祁连山地区碳储量经济价值由2325.9×10⁶元增加至3908.8×10     

甘肃省土壤有机碳储量及空间分布

根据甘肃省第二次土壤普查所得的37个土壤类型、281个典型土壤剖面的理化性质和土壤各类型分布面积,以及1:300万甘肃省纸质土壤图,利用土壤类型法估算了甘肃省土壤有机碳的储量,并借助M ap-G IS软件分析了土壤碳密度的空间分布规律。结果表明:甘肃省土壤有机碳含量约为39.87×108t,占全国储量的4.47%;其中有机碳储量占前5位的土壤类型为亚高山草甸土、高山草甸土、褐土、灰褐土、亚高山草原土,五者之和占全省总储量的39.67%;另外,甘肃省土壤有机碳密度较高,土壤平均碳密度为17.62kg.m-2,高于全国平均水平9.60kg.m-2;泥炭土的有机碳密度最大,高达208.53kg.m-2;粗骨土的碳密度含量最低,为0.73kg.m-2,全省的土壤有机碳密度主要在0~15kg.m-2范围内变动。     

2005-2015年石羊河流域生态系统服务时空分异

生态系统服务研究是目前生态学领域的热点和前沿。以石羊河流域为研究区,借助GIS技术和方法,对流域2005、2010年和2015年的水源涵养、土壤保持、水质净化、碳储存、生物多样性、食品供给6项服务进行定量评估,并对不同地类的服务变化规律及生态系统功能分区进行探索与研究。结果表明：① 各服务类型在空间上表现出差异性规律：水源涵养、生物多样性、碳储存在空间上呈现西南高东北低,高值沿河流及周围带状分布的空间格局;水质净化高值区分布较为零碎;武威、永昌和民勤盆地等地为食品供给服务的高值区。② 在不同土地利用类型中,草地和耕地是承担生态系统供给服务的关键角色。③ 研究区划分为3项生态功能区,即祁连山生态保育区、流域绿洲生态功能区、荒漠生态功能区。通过对石羊河流域生态系统服务时空分异特征进行深入分析,以期为相关研究提供数据和方法支持,并为相关流域生态保护与建设目标提供科学参考。     

黄土高原表土有机碳和无机碳的空间分布及碳储量

选取位于干旱-半干旱区的黄土高原陕西境内表土样品为研究对象,对其有机碳(Soil organiccarbon,简称SOC)和无机碳的空间分布及陕西省碳储量进行初步研究。结果表明:黄土高原陕西境内有机碳和无机碳的平均值分别为5.41g/kg和17.04g/kg,有机碳的空间分布是自北向南呈现出增加的趋势,这也与所处环境相符,无机碳的空间分布特征沿着纬度呈现自北向南逐渐增加的趋势,特别是北纬36o以北;将每一区域内CaCO3含量的平均值与相对区域的降雨量和温度分别进行一元线性拟合,其拟合系数分别为R=0.338和0.182,碳酸盐含量与降雨量和温度的相关性并不显著。陕西省表土有机碳和无机碳储量分别为0.272Pg和0.856Pg,无机碳储量远大于有机碳储量,这与其所处干旱环境有关。     

气候变化及景观格局与生态系统碳储存的耦合关系——以祁连山为例

气候变化及景观格局与生态系统的结构、功能及动态变化密切相关.祁连山生态系统(QLME)是中国重要的生态功能区,基于多元数据,运用遥感及GIS技术,结合InVEST及GeoSOS-FLUS模型,探索CSET与方法,实现对QLME碳储存的估算.定量估算及分析表明:(1)不同景观类型背景下QLME碳储存具有明显的时空差异性,...     

Application of the InVEST model for assessing water yield and its response to precipitation and land use in the Weihe River Basin,China

With realizing the importance of ecosystem services to society, the efforts to evaluate the ecosystem services have increased. As the largest tributary of the Yellow River, the Weihe River has been endowed with many ecological service functions. Among which, water yield can be a measure of local availability of water and an index for evaluating the conservation function of the region. This study aimed to explore the temporal and spatial variation of water yield and its influencing factors in the Weihe River Basin (WRB), and provide basis for formulating reasonable water resources utilization schemes. Based on the InVEST (integrated valuation of ecosystem services and tradeoffs) model, this study simulated the water yield in the WRB from 1985 to 2019, and discussed the impacts of climatic factors and land use change on water yield by spatial autocorrelation analysis and scenario analysis methods. The results showed that there was a slight increasing trend in water yield in the WRB over the study period with the increasing rate of 4.84 mm/10a and an average depth of 83.14 mm. The main water-producing areas were concentrated along the mainstream of the Weihe River and in the southern basin. Changes in water yield were comprehensively affected by climate and underlying surface factors. Precipitation was the main factor affecting water yield, which was consistent with water yield in time. And there existed significant spatial agglomeration between water yield and precipitation. Land use had little impact on the amount of water yield, but had an impact on its spatial distribution. Water yield was higher in areas with wide distribution of construction land and grassland. Water yield of different land use types were different. Unused land showed the largest water yield capacity, whereas grassland and farmland contributed most to the total water yield. The increasing water yield in the basin indicates an enhanced water supply service function of the ecosystem. These results are of great significance to the water resources management of the WRB.     

内蒙古自治区森林碳储量及其动态变化

利用内蒙古森林资源清查资料,依据不同森林类型生物量和蓄积量之间的回归方程,估算了内蒙古自治区不同时段的森林生物量和碳储量,并分析其动态变化特征。结果表明：在1977-2003年间内蒙古森林面积由1.10×10^7hm^2增加到1.61×10^7hm^2,每年森林面积平均增长率为1.85%;森林碳储量由378.86TgC...     

天山云杉林碳储量研究

以南山林场为例,对天山云杉林碳储量进行研究。结果表明:南山林场的总碳储量为332664.4305t,碳密度为59.5492 tC/hm2,高于全国的平均水平;针叶林碳储量占全林场碳储量的96.16%,而天山云杉的碳储量就占全林场的95.67%;成龄林的碳储量占全林场的95.09%;由此说明天山云杉是该林区碳储量的主要来源,但该林区正处于碳积累速率下降的成熟阶段,要加大对成熟林中幼树更新以及幼龄林的人工抚育的力度。以确保在森林碳储量急剧下降时,幼龄林已成长起来,使该林区的碳储量处于较稳定的状态。     

近20年新疆农田生态系统碳足迹时空变化

利用1994—2013年新疆农田生产投入和农作物产量等数据,采用碳排放系数法估算了新疆农田生态系统的碳排放量、碳吸收量及碳足迹的变化动态以及在各县市的空间分布特征。结果表明:新疆农田生态系统的碳排量从1994年的179.46万t增长到2013年的474.15万t;不同年份农业碳排放均主要源于化肥使用量的增加和不科学的灌溉方式,其最大贡献率分别为40.02%和41.56%;农田生态系统的碳吸收量20年间增加了2185.04万t,棉花对新疆农田生态系统的碳吸收量贡献最大,多年平均贡献率达47%;新疆农田生态系统的碳排放量、碳吸收量区域主要集中在南疆的县市并呈现出沿天山对称的趋势;1994—2013年,农田生态系统碳足迹呈现快速增长态势,从1994年的2 732.63×104C·hm-2·a-1增加至2013年的4 474.89×104C·hm-2·a-1,碳足迹增加了283.59×104C·hm-2·a-1,表明新疆农田生态系统存在碳生态盈余的现象,种植结构生态效益指数大于1的年份为11个,种植结构的调整迫在眉睫。     

宁夏林业生态建设固碳效应及其潜力估算

利用宁夏自治区第三次至第七次森林资源普查数据及林业生态建设工程数据,采用材积源生物量法分析研究了宁夏森林及林业生态建设工程的固碳能力和潜力。结果表明:"十五"和"十一五"林业生态建设与保护工程实施期间,宁夏自治区森林主要面积、蓄积量、森林总生物量和碳贮量等均呈增加趋势。林业生态建设与保护工程增加森林面积、天然林林分面积和人工林林分面积分别为18.30万hm2、0.88万hm2、5.76万hm2;增加活立木蓄积量、林分蓄积量分别为300.29万m3、267.48万m3,其中人工林林分蓄积量增加为207.24万m3。"十五"和"十一五"期间,宁夏林业生态建设与保护工程共增加森林碳贮量124.99万t,其中三北防护林工程、天然林保护工程和经济林工程合计增加森林碳贮量91.45万t。预计到2020年,宁夏森林总碳贮量将达到430.52万t。     

渭干河-库车河三角洲绿洲景观格局动态变化及其对生态系统服务功能的影响

利用渭干河-库车河三角洲绿洲1989年、2001年和2007年的遥感影像数据,分析了1989～2007年间渭干河-库车河三角洲绿洲景观结构变化规律,并讨论了由此带来的生态系统服务价值的变化。结果发现:在1989年～2007年间,研究区林地、草地、盐碱地和水域在减少,其中林地减少最多,草地和盐碱地其次,水域面积减少最小。耕地、建设用地和沙砾在增加,耕地增加最多,建设用地其次,沙砾变化较小;在整个研究期内,研究区生态系统服务总价值呈下降趋势,从1989年的5744.1×106元,分别下降为2001年的5543.0×106元和2007年的4540.2×106元;在生态系统各单项服务功能价值中,气体调节、授粉、生物控制和食物生产所占比例在1989年～2007年间呈增长趋势,干扰调节、水分调节、营养循环和废物处理所占比例则在减少,气候调节、水分供应、侵蚀控制、原材料和休闲娱乐变化较小,土壤形成、栖息地、基因资源和文化服务所占比例则基本保持不变。     

基于NDVI的锡盟苏尼特左旗地表植被生物量的趋势分析和空间格局

掌握草原植被生物量的变化趋势和空间分布特征,是制定合理畜牧政策和策略的前提。分别利用Mann-Kendall方法和ENVI软件对苏尼特左旗1982-2003年的NDVI数据进行了趋势分析和空间比较。结果显示:1982至2003年,苏尼特左旗地表植被生物量呈上升趋势,并通过95%的显著性检验。大部分区域生物量呈现较大年际波动,波动程度由东北向西南递増,其中旗东南部波动较小;从多年平均来看,生物量的空间分布呈东北向西南的递减梯度;生物量的空间差异相对80年代而言,在90年代维持在较低水平,2000年左右显著回升。