福建省碳储量时空特征及其对土地利用变化的响应.pdf

1、第4 3卷第5期2 0 2 3年1 0月水土保持通报B u l l e t i no fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o nV o l.4 3,N o.5O c t.,2 0 2 3 收稿日期:2 0 2 3-0 2-0 2 修回日期:2 0 2 3-0 5-1 6 资助项目:国家自然科学基金项目“南方丘陵红壤侵蚀退化地马尾松种群动态及其对生境变化的响应”(3 1 9 7 1 6 3 8);广东省科技创新战略专项资金攀登计划项目(p d j h 2 0 2 0 b 0 1 6 9);江西省高校人文社会科学研究规划项目(G L 2 0 1 1

2、 6);江西省教育厅科技项目(G J J 2 0 1 4 1 9)第一作者:司晓茜(1 9 9 7),女(汉族),甘肃省兰州市人,硕士,主要从事生态学研究。E m a i l:s x q 1 8 3 5 9 1 8 3 7 7 51 6 3.c o m。通信作者:王小军(1 9 9 4),男(汉族),江西省赣州市人,博士,主要从事环境演变与资源生态等研究。Em a i l:g w a n g x j 1 6 3.c o m。福建省碳储量时空特征及其对土地利用变化的响应司晓茜1,王小军2,3,林莹冰4,刘光旭5(1.福建师范大学 地理科学学院 碳中和未来技术学院,福建 福州3 5 0 0 0 7

3、;2.中国科学院地质与地球物理研究所,北京1 0 0 0 2 9;3.中国科学院大学,北京1 0 0 0 4 9;4.华南师范大学 地理科学学院,广东 广州5 1 0 6 3 1;5.赣南师范大学 地理与环境工程学院,江西 赣州3 4 1 0 0 0)摘 要:目的研究福建省生态系统碳储量及其对土地利用变化的响应,为生态系统保护提供参考。方法基于土地利用数据和碳密度数据,运用I n V E S T模型模拟福建省1 9 8 0,2 0 0 0,2 0 2 0年碳储量;利用冷热点分布、转移图谱和矩阵分析碳储量和土地利用的时空特征;最后分析碳储量对土地利用变化的响应。结果福建省碳储量整体均较高,8 2

4、.5%以上区域的碳储量为中等以上(30 0 0t),主要分布在山地丘陵地区,也是高碳储量的热点集中区;高(热点)低(冷点)碳储量集中区转移较少;1 9 8 02 0 2 0年总碳储量波动略升高,2 0 0 02 0 2 0年不同碳储量等级彼此之间转移相对较多。福建省土地利用/覆被以林地为主(6 1.4%6 2.9%),其次是耕地(1 6.9%1 8.3%)和草地(1 5.2%1 7.2%);土地利用/覆被变化在1 9 8 02 0 0 0年较稳定,在2 0 0 02 0 2 0年较剧烈。林地、草地和耕地的总碳储量较高,水域、建设用地和未利用地总碳储量较少;耕地总碳储量减少,建设用地总碳储量增加

5、,林地和草地有增加也有减少;由土地利用/覆被变化导致的总碳储量转出和转入最多均为林地,其次是草地和耕地;总碳储量净转移为负的是林地,其他为正,林地转移引起的碳亏损最多。结论耕地、林地和草地是福建省的主要土地利用类型,它们贡献了较高碳储量,并相互转移引起了碳储量变化。关键词:I n V E S T模型;碳储量;时空特征;土地利用;转移矩阵;福建省文献标识码:A 文章编号:1 0 0 0-2 8 8 X(2 0 2 3)0 5-0 3 5 5-1 0 中图分类号:X 8 7,F 1 2 4.5文献参数:司晓茜,王小军,林莹冰,等.福建省碳储量时空特征及其对土地利用变化的响应J.水土保持通报,2 0

6、 2 3,4 3(5):3 5 5-3 6 4.D O I:1 0.1 3 9 6 1/j.c n k i.s t b c t b.2 0 2 3.0 5.0 4 1;S iX i a o q i a n,W a n gX i a o j u n,L i nY i n g b i n g,e ta l.S p a t i o t e m p o r a lc h a r a c t e r i s t i c so fc a r b o ns t o r a g ea n di t sr e s p o n s et ol a n du s ec h a n g e si nF u j i a

7、 nP r o v i n c eJ.B u l l e t i no fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o n,2 0 2 3,4 3(5):3 5 5-3 6 4.S p a t i o t e m p o r a lC h a r a c t e r i s t i c so fC a r b o nS t o r a g ea n dI t sR e s p o n s e t oL a n dU s eC h a n g e s i nF u j i a nP r o v i n c eS iX i a o q i a n1,W a

8、 n gX i a o j u n2,3,L i nY i n g b i n g4,L i uG u a n g x u5(1.S c h o o l o fG e o g r a p h i c a lS c i e n c e s,S c h o o l o fC a r b o nN e u t r a l i t yF u t u r eT e c h n o l o g y,F u j i a nN o r m a lU n i v e r s i t y,F u z h o u,F u j i a n3 5 0 0 0 7,C h i n a;2.I n s t i t u t

9、eo fG e o l o g ya n dG e o p h y s i c s,C h i n e s eA c a d e m yo fS c i e n c e s,B e i j i n g1 0 0 0 2 9,C h i n a;3.U n i v e r s i t yo fC h i n e s eA c a d e m yo fS c i e n c e s,B e i j i n g1 0 0 0 4 9,C h i n a;4.S c h o o l o fG e o g r a p h yS c i e n c e s,S o u t hC h i n aN o r

10、m a lU n i v e r s i t y,G u a n g z h o u,G u a n g d o n g5 1 0 6 3 1,C h i n a;5.S c h o o l o fG e o g r a p h ya n dE n v i r o n m e n t a lE n g i n e e r i n g,G a n n a nN o r m a lU n i v e r s i t y,G a n z h o u,J i a n g x i3 4 1 0 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:O b j e c t i v eT h ee c

11、 o s y s t e mc a r b o ns t o r a g ea n d i t s r e s p o n s e t o l a n du s ec h a n g e s i nF u j i a nP r o v i n c ew e r ea n a l y s e d i no r d e r t op r o v i d e a r e f e r e n c e f o r e c o s y s t e mp r o t e c t i o n.M e t h o d sB a s e do n l a n du s ed a t a a n dc a r b

12、o nd e n s i t yd a t a,t h eI n V E S T m o d e lw a su s e dt os i m u l a t ec a r b o ns t o r a g ei nF u j i a nP r o v i n c ei n1 9 8 0,2 0 0 0,a n d2 0 2 0.T h es p a t i o t e m p o r a lc h a r a c t e r i s t i c so fc a r b o ns t o r a g ea n dl a n du s ew e r ea n a l y z e du s i n

13、gt h ed i s t r i b u t i o no f c o l ds p o t s a n dh o t s p o t s,t r a n s f e rm a p s,a n da t r a n s f e rm a t r i x.T h e r e s p o n s eo f c a r b o ns t o r a g et o l a n du s ec h a n g e sw a sa n a l y z e d.R e s u l t s C a r b o ns t o r a g e i nF u j i a nP r o v i n c ew a s

14、 r e l a t i v e l yh i g ho nt h ew h o l e,a n dm o r e t h a n8 2.5%o f t h e r e g i o nw a sa b o v em e d i u mc a r b o ns t o r a g e(30 0 0t),m a i n l y l o c a t e d i nm o u n t a i n o u sa n dh i l l ya r e a s,w h i c hw e r ea l s oh o t s p o t so fh i g hc a r b o ns t o r a g e.A

15、r e so fh i g h(h o t s p o t s)a n dl o w(c o l ds p o t s)o fc a r b o ns t o r a g ec o n c e n t r a t i o nt r a n s f e r r e dl e s s.T o t a lc a r b o ns t o r a g ef l u c t u a t e ds l i g h t l yf r o m1 9 8 0t o2 0 2 0,a n dr e l a t i v e l ym o r ec a r b o ns t o r a g et r a n s f

16、e r r e db e t w e e nd i f f e r e n tc a r b o ns t o r a g el e v e l sf r o m2 0 0 0t o2 0 2 0.L a n du s e/c o v e r i nF u j i a nP r o v i n c ew a sm a i n l y f o r e s t l a n d(6 1.4%6 2.9%),f o l l o w e db yc u l t i v a t e d l a n d(1 6.9%1 8.3%)a n dg r a s s l a n d(1 5.2%1 7.2%).L

17、a n du s e/c o v e rc h a n g ew a sr e l a t i v e l ys t a b l ef r o m1 9 8 0 t o2 0 0 0,a n dm o r e i n t e n s e f r o m2 0 0 0 t o2 0 2 0.T o t a l c a r b o ns t o r a g ev a l u e s i n f o r e s t l a n d,g r a s s l a n d,a n dc u l t i v a t e d l a n dw e r er e l a t i v e l yh i g h,w

18、 h i l e t o t a l c a r b o ns t o r a g e i nw a t e rb o d i e s,c o n s t r u c t i o nl a n d,a n du n u s e d l a n dw e r e r e l a t i v e l y l o w.T o t a l c a r b o ns t o r a g e i nc u l t i v a t e d l a n dd e c r e a s e do v e r t i m e,w h i l et o t a l c a r b o ns t o r a g eo

19、f c o n s t r u c t i o nl a n d i n c r e a s e d.T h ea r e ao f f o r e s t l a n da n dg r a s s l a n db o t hi n c r e a s e da n dd e c r e a s e d.T h el a r g e s tt r a n s f e ro ft o t a lc a r b o ns t o r a g ec a u s e db yl a n du s e/c o v e rc h a n g e sw a so b s e r v e di nf o

20、r e s t l a n d,f o l l o w e db yg r a s s l a n da n dc u l t i v a t e d l a n d.T h en e t t r a n s f e ro f t o t a l c a r b o ns t o r a g ew a sn e g a t i v ef o r f o r e s t l a n d,a n dp o s i t i v ef o rt h eo t h e rl a n du s ec l a s s e s.T h el a r g e s tc a r b o nl o s sw a s

21、o b s e r v e df o rt h et r a n s f e ro f f o r e s t l a n d.C o n c l u s i o nC u l t i v a t e d l a n d,f o r e s t l a n d,a n dg r a s s l a n dw e r e t h em a i nt y p e so f l a n du s e i nF u j i a nP r o v i n c ec o n t r i b u t i n gt oh i g h e rc a r b o ns t o r a g e,a n dt h e

22、 i rm u t u a l t r a n s f e rr e s u l t e di nc a r b o ns t o r a g ec h a n g e s.K e y w o r d s:I n V E S Tm o d e l;c a r b o ns t o r a g e;s p a t i o t e m p o r a l c h a r a c t e r i s t i c s;l a n du s e;t r a n s f e rm a t r i x;F u j i a nP r o v i n c e 人类活动影响已造成大气、海洋和陆地变暖,预测至少到2

23、 1世纪中期,全球地表温度将继续上升,这对全球生态系统、经济可持续发展产生重要影响。中国政府多次表 示致力于节 能减 排,并 提 出 力 争 于2 0 3 0年前碳排放达到峰值、2 0 6 0年前实现碳中和的“双碳”目标,因而开展生态系统碳储量调查尤为重要。碳储量评估对于理解生态系统碳循环、减缓气候变化、绿色经济发展具有重要意义。I n V E S T模型即“生态系统服务功能与权衡交易综合评价模型”,其产出的空间化结果易于识别生态系统服务的重要领域1。I n V E S T模型碳储量模块基于土地利用/覆盖类型地图和4个碳库的碳储量来估算在当前景观下碳储量或者一个时间段内的碳固持2-4。南方地区

24、具备亚热带季风气候条件,分布了亚热带常绿阔叶林,发育了红壤、黄壤,尽管宏观自然环境差异相对较小,生态系统碳储量也存在差异,并受到不同因素的影响。不同土地利用/覆被类型碳储量存在差异,林地、草地等地类碳密度最高,故植被覆盖较高的南方地区可能拥有更高的碳储量,林地的增加可能会促进生态系统碳储量增加5,反之可能降低。基于I n V E S T模型研究发现,南京市过去2 0a因城市建设用地扩张和耕地、林地、草地减少导致碳储量减少,情景分析表明需要采取耕地保护和生态保护政策6。不仅是在城市,城镇化扩张侵占林地、耕地已经导致了山区碳储量减少7,表明土地利用变化直接影响区域碳储量高低8-9。碳储量差异还体现

25、在空间格局上,对漓江流域陆地生态系统碳储量时空特征与预测就发现,高海拔地区碳储量较高,平原地区碳储量较低1 0。这与不同地形地貌条件下地表覆被有关,山地多植被、平原多耕地和建设用地,进而影响碳源/碳汇格局。碳密度较高的生态空间面积减少,则可能会引起碳储 量流失,相 反 则 可 能 是 碳 汇 增加1 1。这些研究为南方地区生态系统碳储量研究提供了重要参考。几十年尺度的碳储量变化与人类活动密切相关,土地利用/覆被变化一定程度上是刻画人类活动的重要手段1 2,因此本研究考虑采用多个年代、时间跨度长,探讨生态系统碳储量对土地利用变化的响应。福建省是东南丘陵重要的生态屏障,是落实“绿水青山就是金山银山

26、”思想的重要实践基地,然而如何兼顾经济社会发展需求与生态环境保护要求是当前面临的重大课题,为此需要进行完备的土地利用变化与生态系统服务调查。考虑到人为活动对碳储量的影响,杉木、马尾松、千年桐等人工林的碳储量与碳库格局受到较多关注,实地采样与林间试验研究表明立地条件、林分密度、年龄、恢复年限、间隔伐木措施等因素不同程度影响了碳储量1 3-1 7。除了较系统地对某区域开展大量高精度和高密度采集工作1 8,以及结合L a n d s a tTM,S P OT 5等卫星遥感数据1 9-2 1,大规模林地调查也有助于了解较大范围内碳储量动态,如森林资源清查、土壤普查结果等资料,提供了福建全省或较大行政区

27、域的不同比例尺度的碳储量与碳密度特征等结果2 2-2 5。然而无论是对人工林、有机碳等的试验研究,还是遥感数据与模型估算,都受到时间与空间尺度的制约。目前较少有追溯到过去4 0a福建全省碳储量估算的相关研究报道。基于遥感数据的土地利用/覆被分类相对成熟,已经有较长653 水土保持通报 第4 3卷时间序列的相关数据,便于估算碳储量,并探讨其变化对土地利用变化的响应。本研究以生态系统碳储量调查为视角,基于土地利用/覆被变化数据和碳密度,利 用I n V E S T模 型 模 拟 福 建 省1 9 8 0,2 0 0 0,2 0 2 0年碳储量,分析碳储量和土地利用时空特征,在此基础上统计不同土地利

28、用类型的总碳储量与变化,探究总碳储量对土地利用变化的响应,以期为生态系统保护提供参考。1 研究区概况福建省(2 3 3 4 2 8 1 9 N,1 1 5 5 1 1 2 0 4 3 E)位于东南丘陵,占比超过全省面积8 0%的低山丘陵相间分布主导了主要的地貌起伏特征,素有“八山一水一分田”之称(图1)。福建省西部绵延着武夷山与江西省为界,西南相连广东省,东北毗邻浙江省,东部间隔台湾海峡与台湾地区相望。福建省所在的华南地区是典型的亚热带季风气候2 6,来自海洋的水汽在春夏季形成丰富的降水,年降雨量约15 0 020 0 0mm,年平均气温1 72 1。在这种较为湿热的气候特征下,该区发育了南方

29、红壤、黄壤,并广泛生长了亚热带常绿阔叶林。2 0 1 9年福建省森林覆盖率为6 6.8%,位居全国第一,是全国六大林区之一,拥有丰富的生物资 源。此 外 还 有 丰 富 的 茶 叶、油 茶 等 人 工 作物2 7-2 9。近年来,耕地和建设用地扩张,水域和海岸生态系统萎缩,土地利用/覆被变化影响了生态系统服务。因此,生态系统碳储量可能受到自然环境和人为活动的共同影响。图1 福建省地形分布F i g.1 T o p o g r a p h i cd i s t r i b u t i o no fF u j i a nP r o v i n c e2 资料与方法2.1 数据来源(1)高程数据(D

30、 EM,1 0 0m)。来源于S R TM-v 4.1(h t t p:s r t m.c s i.c g i a r.o r g),它是覆盖面积广,采集数据量大,数据精度高的数字地形高程模型。(2)土地利用数据(1k m)。由1 9 8 0,2 0 0 0,2 0 2 0年3期组成,一级类分为耕地、林地、草地、水域、建设、未用6种类型,二级类分为2 3个类型,来源于中国科学院资源环境科学与数据中心(h t t p s:www.r e s d c.c n/)。主要用于估算碳储量时空特征及其对土地利用变化的响应。(3)碳密度数据(表1)。土地利用/覆被碳密度是进行碳储量评估的基础。已有研究表明同

31、一气候带土地利用类型碳密度差异较小3 0,因此本研究参考同 为 亚 热 带 气 候 区 的 广 东 省、海 南 碳 密 度 数据8,3,草地地下生物量还参考湖南洞庭湖地区3 1。表1 福建省不同土地利用类型的碳密度T a b l e1 C a r b o nd e n s i t yo fd i f f e r e n t l a n du s et y p e s i nF u j i a nP r o v i n c et/h m2代码类 型 C_a b o v eC_b e l o wC_s o i lC_d e a d1 1水 田1 4.93.01 0.81.01 2旱 地1 6.63

32、.31 0.80.02 1有林地2 0.66.22 2.64.72 2灌木林1 9.05.71 9.02.52 3疏林地1 9.15.52 2.63.62 4其他林地1 8.35.52 2.60.53 1高覆盖度草地1 8.83.21 0.00.23 2中覆盖度草地1 8.23.21 0.00.23 3低覆盖度草地1 1.23.21 0.00.24 1河 渠0.00.00.00.04 2湖 泊0.00.00.00.04 3水库坑塘0.00.00.00.04 5滩 涂0.31.33.01.24 6滩 地0.31.33.01.25 1城镇用地8.71.71 5.80.05 2农村居民点1 3.52

33、.72 2.20.05 3其他建设用地1 1.72.31 5.80.06 5裸土地1 0.03.90.80.06 6裸岩石质地0.00.00.00.0 注:Ca b o v e为地上生物量碳密度(t/h m2);Cb e l o w为地下生物量碳密度;Cs o i l为土壤有机质碳密度;Cd e a d为死亡生物量碳密度。2.2 碳储量估算与时空特征I n V E S T模 型(h t t p s:n a t u r a l c a p i t a l p r o j e c t.s t a n f o r d.e d u/s o f t w a r e/i n v e s t)的碳储量模块可

34、用于估算地上生物量、地下生物量、土壤有机质和死亡掉753第5期 司晓茜等:福建省碳储量时空特征及其对土地利用变化的响应落物有机质等4种常见的基本碳库2-4,该方法采用不同土地利用类型下不同凋落物碳密度数据估算生态系统碳储量,即碳库代替法,计算公式为:Ct o t a l=ni=1(Ci_a b o v e+Ci_b e l o w+Ci_s o i l+Ci_d e a d)Si(1)式中:Ct o t a l为总碳储量(t);i为第i种土地利用类型;n为土地利 用类型的数 量,本 研 究 取 值 为6;Ca b o v e为地上生物量碳密度(t/h m2);Cb e l o w为地下生物量碳

35、密度;Cs o i l为土壤有机质碳密度;Cd e a d为死亡生物量碳密度;Si为第i类土地利用类型的总面积(h m2)。碳密度数据见表1。将I n V E S T模型输出的碳储量结果导入A r c G I S1 0.2即可获得碳储量空间分布格局。并利用空间统计工具中的G e t i s-O r dG*i功能分析碳储量冷热点分布,探讨高低碳储量分布的集中特征。此外还利用重分类功能参考自然间断法将1 9 8 0,2 0 0 0,2 0 2 0年碳储量分为低(015 0 0 t)、较低(15 0 030 0 0t)、中等(30 0 0 38 0 0t)、较高(38 0 0 50 0 0t)和高(

36、50 0 0以上)5个等级,利用栅格计算器将新老两期碳储量相减获得碳储量空间变化格局。2.3 土地利用转移图谱与转移矩阵地学信息图谱是借助G I S等工具将土地利用转移信息可视化的一种方法,揭示了土地利用变化的时空特征,计算方法为:Z=1 0X+Y(2)式中:Z为土地利用转移代码,前后两位代码值分别表示前后研究期土地利用类型;X和Y分别为研究初期和末期的土地利用代码。土地利用转移矩阵用矩阵的方式反映了不同时期土地利用类型的面积变化结果,计算公式如下:S=S1 1S1 2S1nS2 1S2 2S2nSn1Sn2Sn n(3)式中:S为面积;n为土地利用的类型数;i和j分别为研究初期与末期的土地利

37、用类型。此外本研究还利用该转移矩阵分析碳储量转移。3 结果与分析3.1 碳储量时空特征3.1.1 碳储量分布特征 1 9 8 02 0 2 0年福建省碳储量整体均较高,中等以上(30 0 0t)比例达8 2.5%8 3.4%,主要分布在山地丘陵地区,沿海和河流地区相对较低(图2 a2 c)。低碳储量面积最小,占1.4%1.6%;较低、中等和较高碳储量面积也相对较小,比例分别为1 5.3%1 5.9%,1 9.3%2 0.7%和9%1 0.4%;高碳储量面积最大,比例5 2.8%5 5.4%。近4 0a碳储量的空间格局较为稳定,表明研究期内福建省生态系统碳储量分布的基本格局变化较小。该特征可能与

38、省域土地利用/覆被变化较小有关、数据分辨率较大有关,因为省域面积较大、数据分辨率较大可能会忽略较小碳储量变化信息。碳储量冷热点分布呈团块状,热点区多在内陆山地丘陵,是高碳储量集中区域,冷点区多在沿海,是低碳储量集中区域(图2 d2 f)。1 9 8 0,2 0 0 0,2 0 2 0年碳储量冷热点都较为集中,且有越来越集中的趋势,说明低碳储量和高碳储量分布存在较明显的区别。高碳储量的热点区域植被覆盖较好,碳储量较高且较集中。低碳储量的冷点区域河流较多,地势低平,较多耕地和建设用地,一定程度上体现了人类活动对碳储量分布的影响。3.1.2 碳储量变化特征 1 9 8 02 0 2 0年福建省碳储量

39、表现出减少且空间复杂化的变化特征(图3 a3 c)。1 9 8 02 0 0 0年有9 5%的区域是稳定,碳储量变化不明显;2 0 0 02 0 2 0,1 9 8 02 0 2 0年则表现为碳储量稳定区缩小(7 8.4%7 9.8%),减少和升高区扩大(分别占1 0%1 1.2%,9.6%9.7%)。1 9 8 02 0 2 0年总碳储量呈波动略升高的趋势。不同等级碳储量面积变化存在差异,中碳储量面积逐渐减小(由2 0.7%降至1 9.3%),其他类的面积呈波动变化。碳储量等级转移在空间上表现为高、低碳储量集中区转移较少,过渡区转移较多;在时间上呈阶段性变化特征,1 9 8 02 0 0 0

40、年转移较少,2 0 0 02 0 2 0年不同碳储量等级彼此之间转移相对较多(图3 d3 e,表2)。1 9 8 02 0 0 0年,每种等级转移均是不变的面积最大,其次是等级跨度较小的转移面积较大,等级跨度越大,转移面积越小。碳储量跨等级转移中,高碳储量转移为中碳储量(5 8 5k m2)的面积相对较大。不同于1 9 8 02 0 0 0,2 0 0 02 0 2 0年碳储量转移面积最大的类别除了不变类,还出现了中等碳储量向高碳储量转移的面积大于中等无变化的面积、较高碳储量向高碳储量转移的面积大于高碳储量无变化的面积等现象,表明2 0 0 0年以后的碳储量波动更明显。该时期跨等级转移更 剧烈

41、,碳储 量 较 低 转 移 为 中 等(30 0 4k m2)、较高(19 3 0k m2)和高(61 0 5k m2),中等转移为较低(34 1 4k m2)、较高(20 9 6k m2)和高(98 4 5k m2),较高转移为 较低(17 4 0k m2)、中 等(17 2 2k m2)和高(36 7 1k m2),以及高转移为较低(67 7 7k m2)、中等(1 04 5 8k m2)和较高(55 2 6k m2)的面积较大。853 水土保持通报 第4 3卷图2 1 9 8 02 0 2 0年福建省碳储量分布特征F i g.2 D i s t r i b u t i o nc h a

42、r a c t e r i s t i c so f c a r b o ns t o r a g e i nF u j i a nP r o v i n c e f r o m1 9 8 0t o2 0 2 0表2 1 9 8 02 0 2 0年福建省碳储量面积转移矩阵T a b l e2 S t o c h a s t i cm a t r i xo f c a r b o ns t o r a g ea r e a i nF u j i a nP r o v i n c e f r o m1 9 8 0t o2 0 2 0k m2类型1 9 8 02 0 0 0年面积低较低中等较高高2

43、0 0 02 0 2 0年面积低较低中等较高高低 15 8 92 5 71 463 04 5 04 4 02 1 31 3 03 6 3较低8 01 84 0 02 3 51 5 26 2 75 3 176 2 930 0 419 3 061 0 5中等2 02 2 52 34 2 12 1 824 0 62 5 234 1 489 1 720 9 698 4 5较高71 7 34 4 41 01 1 37 0 01 3 917 4 017 2 233 8 436 7 1高 2 12 8 45 8 52 4 96 65 0 94 8 967 7 71 04 5 855 2 64 67 0 53

44、.2 土地利用时空特征3.2.1 土地利用分布特征 1 9 8 02 0 2 0年福建省土地利用/覆被以林地为主(6 1.4%6 2.9%),分布广泛;耕地(1 6.9%1 8.3%)和草地(1 5.2%1 7.2%)其次,呈杂乱分布;水域(1.3%1.5%)、建设用地(1.6%4.4%)和未利用地(0.1%)面积较小,主要分布在沿河沿海等地势低平地区(图4 a4 c)。福建省土地利用/覆被结构与分布反映了南方丘陵地区自然环境背景特征对其的影响,即植被覆盖较多,林地、草地面积广,耕地面积有限且受地形地貌限制。部分耕地分散布局在北部,较多分布在沿海地区,且建设用地也集中在河流沿岸、沿海地区,这些

45、地方是碳储量较低、变化较为频繁的区域。3.2.2 土地利用变化特征 不同土地利用类型面积变化存在差异,耕地和草地面积逐渐减小(分别由1 8.3%减至1 6.9%,由1 7.2%减至1 5.2%),建设用地面积增加(由1.6%增至4.4%),林地和水域面积呈波动变化(图4 a4 c)。953第5期 司晓茜等:福建省碳储量时空特征及其对土地利用变化的响应图3 1 9 8 02 0 2 0年福建省碳储量变化特征F i g.3 C h a r a c t e r i s t i c so f c a r b o ns t o r a g ec h a n g e s i nF u j i a nP r

46、 o v i n c e f r o m1 9 8 0t o2 0 2 0 土 地 利 用 转 移 在2 0 0 0年 前 后 呈 不 同 特 征,1 9 8 02 0 0 0年土 地利用/覆被 变 化 较 稳 定,2 0 0 02 0 2 0年较剧烈(图4 d4 e,表3)。1 9 8 02 0 0 0年,转移图谱和矩阵均表现出林地主导且稳定,地类交界处有少量转移的变化特征;各地类转移面积最大均为不变区域的面积;地类间转移面积较大的是林地转移为草地(11 5 8k m2)和草地转移为林地(30 0 3k m2)。2 0 0 02 0 2 0年,6种地类不变的区域均显著减小,尤其表现在林地空间

47、分布中;此外耕地、草地和水域不变的面积小于它们转出的面积。地类 间 转 移 面 积 较 大 的 是 耕 地 转 移 为 林 地(92 5 5k m2)、耕地转移为草地(26 3 8k m2)、耕地转移为建设用地(22 3 6k m2),林地转移为耕地(93 8 7k m2)、林地转移为草地(94 1 4k m2)、林地转移为建设用地(14 0 8k m2),草地转移为耕地(25 7 5k m2)、草地转移为林地(95 4 9k m2)等。表3 1 9 8 02 0 2 0年福建省土地利用面积转移矩阵T a b l e3 S t o c h a s t i cm a t r i xo f l a

48、 n du s ea r e a i nF u j i a nP r o v i n c e f r o m1 9 8 0t o2 0 2 0k m2类型1 9 8 02 0 0 0年面积耕地林地草地水域建设未用2 0 0 02 0 2 0年面积耕地林地草地水域建设未用耕地2 24 5 22 8 14 57 33 6 6083 2 192 5 526 3 84 7 022 3 61 1林地2 9 8 7 63 4 811 5 81 54 71 393 8 75 85 1 794 1 45 3 114 0 85 0草地2 1 430 0 31 85 0 71 12 21 125 7 595 4

49、967 8 11 5 45 0 01 4水域9 17615 3 31 6 402 9 84 0 01 3 84 3 12 5 10建设1 31 74519 6 607 3 44 4 01 5 11 8 110 1 70未用32 59025 693 61 3111 8063 水土保持通报 第4 3卷3.3 碳储量对土地利用变化的响应3.3.1 不同土地利用类型总碳储量 不同土地利用类型总碳储量分布存在差异,林地、草地和耕地的总碳储量较高,水域、建设用地和未利用地总碳储量较少(图5 a)。有林地总碳储量最高(2.8 81 083.0 51 08t),其次是疏林地(6.9 71 077.1 91 0

50、7t),然后是水田(4.2 71 074.7 11 07t)、高覆盖草地(3.61 073.6 71 07t)和灌木林(3.21 073.6 11 07t),其他土地利用/覆被类型总碳储量较低(低于31 07t)。不同土地利用类型总碳储量变化也存在差异,耕地总碳储量减少,建设用地总碳储量增加,林地和草地有增加也有减少(图5 b)。有林地碳储量在1 9 8 02 0 0 0,2 0 0 02 0 2 0年增加(1.5 91 07t)和减少(1.6 71 07t)最多;其他林地在2 0 0 02 0 2 0年增加(9.1 11 06t)较多。总碳储量高低与土地利用/覆被类型的面积大小和碳密度高低有