福建省碳储量时空特征及其对土地利用变化的响应.pdf
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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
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- 关 键 词:
- 福建省 储量 时空 特征 及其 土地利用 变化 响应