EFFECTS OF LAND USE CHANGES ON THE CARBON STORAGE OF TERRESTRIAL ECOSYSTEM——A CASE STUDY OF HULUN LAKE AND TAIHU LAKE BASINS

土地利用和覆被变化对陆地生态系统碳循环有着显著的影响,研究土地利用变化对陆地生态系统碳储量的影响,有利于揭示人类活动和气候变化对陆地生态系统碳循环的驱动机制,同时为制定合理的区域碳排放政策提供参考.本研究采用1980年、1995年、2000年和2005年4期遥感影像解译的土地利用数据,借助IPCC第四次报告推荐的计算方法和对应参数,选择我国东部亚热带和温带的两个典型大湖——太湖流域和呼伦湖流域1980～2005年碳收支情况进行估算,结果表明:1)1980～2005年太湖流域的土地利用结构变化主要表现为农田的逐年减少和聚居地的持续增长,而呼伦湖流域则主要表现为由于林地向草地的转化和草地向其他土地的转化所导致的林地面积的减少和其他土地面积的增加.2)在碳源/汇方面,太湖流域和呼伦湖流域均表现为碳汇,对于太湖流域来说,林地和农田是主要的碳汇,聚居地是碳支出的主要贡献者,2000年以来呼伦湖流域固碳能力出现比较明显的下降,林地和草地的变化是导致碳储量变化的主导因素.3)通过两个流域碳储量变化情况的比较,发现人类活动对陆地生态系统碳储量的影响较为显著;此外,植被类型差异以及成林时间也是影响固碳能力的主要原因.     

华北地区自然资源综合区划的动态变化特征

通过华北自然资源综合区划及动态变化的研究,能够详细掌握该区自然资源分布规律和演变趋势,为自然资源统一管理和决策提供技术支撑。在前人划分出的华北草耕自然资源大区基础上,遴选森林、草原、湿地和水资源等陆表自然资源分类以及与之密切相关的地形地貌、气候等要素指标,利用网格赋值法,开展1990—2018年综合区划工作,划分出11个二级自然资源亚区和18个三级自然资源地区,并在此基础上分析了华北草耕自然资源大区的自然资源分布和动态变化特征,得出:1990—2018年南部自然资源亚区自然资源主要变化情况是耕地转换为建设用地;北部一些亚区自然资源主要的变化情况是草地转换为森林、耕地和荒漠等。华北草耕自然资源大区的进一步区划对自然资源精细化管理和华北地区典型区域自然资源动态变化特征的掌握具有重要意义。     

中国草地植被地上和地下生物量的关系分析

草地生物量大部分集中在地下,地下生物量对于估算草地生态系统碳储量及其碳固持效应都至关重要。由于草地地下生物量数据缺乏,利用地下与地上的根冠比(R/S)或者地下与地上生物量的关系对草地地下生物量进行估算,是目前最常用的方法。本文在综述草地生物量研究进展的同时,利用2004~2010年已发表文献的草地生物量数据对中国不同类型草地的根冠比进行了探索,同时分析了不同类型草地的地上与地下生物量的相关关系(高寒草甸、高寒草原、山地草甸、温性草甸草原、温性草原和温性荒漠草原)。分析结果表明:不同类型草地的根冠比存在显著差异(F=3.524,p0.01);进一步分析发现,山地草甸的根冠比显著低于其他类型草地(p0.01),R/S较大的草地类型为温性草甸草原和温性荒漠草原,均值分别为7.0和6.8。对地上与地下生物量相关关系的分析表明,3种类型草地的地上与地下生物量存在幂函数相关关系,即高寒草原(R~2=0.67)温性荒漠草原(R~2=0.36)高寒草甸(R~2=0.13),其他3种类型草地几乎不存在地上与地下生物量的相关关系。这为以后估算地下生物量提供依据,即地下生物量估算应该综合考虑根冠比和地下与地上生物量关系。     

兰州—白银地区1987年与2014年表层土壤有机碳储量和碳密度变化趋势及影响因素探讨

土壤碳库研究及碳汇问题是近年来土壤碳循环与全球变化研究的热点领域,土壤是陆地生态系统的核心,研究土壤有机碳储量和碳密度的影响因素对正确评价本区碳循环有重要意义,本文利用土壤类型、土地利用类型、地貌类型、生态系统等影响因素对研究区表层土壤有机碳密度和碳储量进行了评价,分析了兰州—白银地区1987年和2014年土壤有机碳储量、碳密度的变化,其中2014年土壤有机碳储量增加了3.58×106 t,说明这些年土壤固碳效果明显,土地利用方式更合理。认为研究区有机碳碳密度、碳储量在空间上的分布极不均匀,与成土母质、土壤自身理化特性、土地利用方式及自然景观条件、人类活动等因素密切相关,是多因素综合影响的结果。     

华北地区自然资源综合区划的动态变化特征

通过华北自然资源综合区划及动态变化的研究,能够详细掌握该区自然资源分布规律和演变趋势,为自然资源统一管理和决策提供技术支撑。在前人划分出的华北草耕自然资源大区基础上,遴选森林、草原、湿地和水资源等陆表自然资源分类以及与之密切相关的地形地貌、气候等要素指标,利用网格赋值法,开展1990—2018年综合区划工作,划分出11个二级自然资源亚区 和18个三级自然资源地区,并在此基础上分析了华北草耕自然资源大区的自然资源分布和动态变化特征,得出: 1990—2018年南部自然资源亚区自然资源主要变化情况是耕地转换为建设用地; 北部一些亚区自然资源主要的变化情况是草地转换为森林、耕地和荒漠等。华北草耕自然资源大区的进一步区划对自然资源精细化管理和华北地区典型区域自然资源动态变化特征的掌握具有重要意义。     

工业化背景下30年来中国东北地区自然资源时空变化及其生态环境效应

【研究目的】 基于1990—2018年间的土地利用空间分布数据、数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)、植被、气象等数据,对位于东北地区自然资源时空变化及其区域生态环境效应进行定量分析。【研究方法】 按照东北地区自然-地理-资源分布规律,通过定量计算与定性分析相结合的区划分析手段,将研究区划分为7个二级自然资源亚区和14个三级自然资源地区,分析其近30年来（1990—2018年）自然资源时空动态特征及生态环境效应。【研究结果】 结果表明：（1）近30年,研究区最主要的变化是森林、草地转变为耕地、水体与湿地,同时大量耕地被开发为建设用地,以及草地的荒漠化现象较突出。这与当地的老工业基地振兴政策、强农惠农政策等关系紧密。（2）研究区整体生态环境质量呈下降趋势,尤其是I1、I5、I6、I7二级亚区(I1三江平原温带耕地亚区、I5小兴安岭山地温带森林亚区、I6山前平原温带耕地亚区和I7松辽平原温带草耕亚区)。（3）森林、草地转变为耕地,大量面积的草地荒漠化等变化类型,对研究区生态环境质量恶化的生态贡献率较大。【结论】 近30年,研究区大量森林、草地转变为耕地和水体与湿地,大量耕地被开发为建设用地以及草地荒漠化加剧,其I1、I5、I6、I7二级亚区生态环境质量下降趋势较显著,森林、草地转变为耕地以及草地荒漠化等变化类型对此现象的生态贡献率较大。     

基于InVEST模型的辽宁省海岸带碳储量时空变化研究

陆地生态系统碳储量与全球气候变化密切相关,研究海岸带地区土地利用变化对生态系统服务碳储量的影响,对于区域生态系统保护及社会经济可持续发展具有重要意义.以辽宁省海岸带地区为例,分析了1995—2018年海岸带地区的土地利用变化特征,运用InVEST模型碳储量模块估算了1995—2018年区域生态系统的碳储量,结果表明:(...     

1990—2020年土地利用和气候变化对青藏高原生态系统调节服务的影响

气候变化和土地利用是影响生态系统服务的两类主要因素,然而其具体影响却很难量化区分。本研究基于生态系统服务与权衡综合评估模型（Integrated Valuation of Ecosystem Service and Trade-offs,InVEST）及修正土壤风蚀方程模型（Revised Wind Erosion Equstion,RWEQ）,对青藏高原1990—2020年6个时期的水土保持服务和防风固沙服务进行情景分析,量化区分土地利用和气候变化对两项服务的影响。结果表明：气候变化主导了青藏高原大部分区域的水土保持和防风固沙服务（贡献度>70%）,年降水量和年均气温是引起水土保持服务变化的主要影响因素,年均风速则是影响防风固沙服务的主要因素。然而,1990—2000年西北部是土地利用类型转化明显的区域,生态保护政策成功实施导致土地利用成为水土保持和防风固沙服务增加的主导因素;2000—2010年,青藏高原东北部农田向城镇用地转变主导了防风固沙服务的增加,西北部草地向未利用土地转变主导了水土保持服务和防风固沙服务的减少;2010—2020年,在西北部草地转变为未利用土地的地区以...     

黑河流域中游土地利用变化的环境影响

以黑河流域中游地区为例 ,选取土壤质量、土壤有机碳损失以及河流N、P负荷特征与变化等环境要素 ,分析了干旱内陆地区草地耕种利用和耕地荒漠草原化等现阶段主要的两种土地利用变化形式下这些环境要素的响应特征 .结果表明 :1)耕种利用情况下 ,主要草地类型土壤养分含量显著下降 ,但在 10a左右山地草甸草地养分含量呈亚稳定态 ,而荒漠草地土壤养分有所增加 ;弃耕所导致耕地向荒漠化草原草地转化时 ,平均N、P流失率可达 2 76 .4kg·hm-2 ·a-1和 5 6 3.1kg·hm-2 ·a-1;2 )区域草地转化耕地的利用方式造成土壤有机质含量显著变化 ,并使得土壤有机碳排放达 16 7.73× 10 4 tC ,耕地弃耕转化为荒漠草原草地方式导致有机碳排放 5 5 .14× 10 4 tC ,说明干旱内陆地区土地利用变化对土壤C源汇性质产生明显影响 ;3)土地利用变化形成严重的面源污染问题 ,N负荷平均增加了 5 3.1%～ 73.5 %,TP增加了 34 .1%,初步研究认为黑河中游地带水体N、P富集并呈现不断递增的现象 ,与土壤N、P大量流失变化有关 ,成为内陆地区严重的环境问题之一 .     

水文地质因素对准噶尔盆地植被变化的影响

利用1982—2006年的GIMMS-NDVI数据,应用RS与GIS技术,结合水资源的形成与转化规律分析了准噶尔盆地植被的时空演化特征与水文地质因素的关系。结果表明:植被指数较高地区分别对应径流消耗和强烈转化区及径流形成区,即平原绿洲和山区林草地;植被指数较低地区主要为荒漠生态系统,即缺水区。研究区植被指数年际变化整体呈弱增加趋势,与降水的相关性存在明显的地域分异特性,与海拔700~1 650 m的低山半荒漠和砾质戈壁地区相关性最大。植被指数空间变化呈现明显的地域分异特性,径流形成区NDVI显著减少,主要为山区林草地;径流消耗与强烈转化区和径流排泄蒸散区NDVI显著增加,主要为人工绿洲。以典型剖面为例,径流变化与植被显著增加的山区荒漠和绿洲生态系统的NDVI变化呈显著正相关,体现为冰川雪地转化为荒漠,平原林草地、水域和荒漠转化为耕地;径流变化与植被显著减少的山地生态系统中的山区林草地的NDVI变化呈显著负相关,山地生态系统涵养水资源的能力下降。研究成果可为干旱半干旱区生态环境治理及水资源开发利用提供依据。     

基于综合区划的中国西南地区自然资源动态变化特征分析

为研究中国西南地区自然资源的动态变化特征,基于中国自然资源综合区划一级分区成果,以西南林耕自然资源大区为研究对象,通过选取符合区域特征的要素指标,确定指标权重,按照区划方案对西南林耕自然资源大区进行二级、三级区划,将其划分为6个自然资源亚区(二级区划)和11个自然资源地区(三级区划),并对区划单元内的自然资源动态变化进行了特征分析。研究区内自然资源以森林、耕地和草原为主,1990—2018年,自然资源变化主要表现为森林、耕地和草原三者间的相互转变,森林和耕地之间的相互转变主要分布于贵州和重庆的地区,森林和草原、耕地和草原之间的相互转变主要分布于云南和陕西的地区。建设用地明显增加,集中分布于各省会城市和直辖市。各类资源相互之间有明显转变,但面积在总体上基本保持动态平衡,表明自然资源的转变在合理范围内,其中四川盆地内的耕地和广西西部的森林受保护较好。各区划内优势资源明显,区划间变化特征彼此相异,可为全国或西南地区的自然资源配置、国土空间规划等自然资源统一管理提供决策支撑。     

干旱区山地-绿洲-荒漠土地利用动态差异分析——以新疆策勒为例

以新疆策勒县为典型研究区域,采用生态区划方法将其分为高山、山前丘陵、平原绿洲和荒漠4个区,利用遥感与野外考察数据提取研究区1990-2000年的土地利用数据,应用GIS空间技术对土地利用变化和人类活动作差异分析.结果表明:平原绿洲区土地利用变动剧烈,环境质量的改善与退化并存,相当程度的土地利用类型转换发生在区划交界处.林草之问在面积和质量上的变化形成对比.山前丘陵区和平原绿洲区耕地动态为总面积增加和与其它土地利用类型在空间上相互转换.分析山地-绿洲-荒漠的土地利用差异性及其影响因素,可为区域土地利用的规划管理提供更具针对性的科学信息.     

土地利用变化对中国土壤碳储量变化的间接影响

中国土壤有机碳储量及其在全球变暖背景下的变化趋势是影响全球碳循环的一个重要因素。土地利用变化对土壤有机碳储量既有直接影响,也有间接影响。一方面,土地利用变化直接改变了生态系统的类型,从而改变了生态系统的净初级生产力（NPP）及相应的土壤有机碳的输入。另一方面,土地利用变化潜在地改变了土壤的理化属性,从而改变了土壤呼吸对温度变化的敏感性系数（常用Q10表示）。在全球变暖背景下,Q10值的改变显著影响着土壤有机碳释放的强度。利用生态系统碳循环过程模型（CASA模型）反演了不同土地利用类型下的Q10值,并评价了土地利用类型的改变对土壤有机碳储量变化的间接影响。研究结果表明,林地与草地转换成耕地后将增大土壤呼吸的Q10值,此外,人类通过灌溉、氮肥的施用也能增大土壤呼吸的Q10值,从而使得全球变暖背景下土壤呼吸的碳通量有所增强。     

基于综合区划的中国西南地区自然资源动态变化特征分析

为研究中国西南地区自然资源的动态变化特征,基于中国自然资源综合区划一级分区成果,以西南林耕自然资源大区为研究对象,通过选取符合区域特征的要素指标,确定指标权重,按照区划方案对西南林耕自然资源大区进行二级、三级区划,将其划分为6个自然资源亚区(二级区划)和11个自然资源地区(三级区划),并对区划单元内的自然资源动态变化进行了特征分析。研究区内自然资源以森林、耕地和草原为主,1990—2018年,自然资源变化主要表现为森林、耕地和草原三者间的相互转变,森林和耕地之间的相互转变主要分布于贵州和重庆的地区,森林和草原、耕地和草原之间的相互转变主要分布于云南和陕西的地区。建设用地明显增加,集中分布于各省会城市和直辖市。各类资源相互之间有明显转变,但面积在总体上基本保持动态平衡,表明自然资源的转变在合理范围内,其中四川盆地内的耕地和广西西部的森林受保护较好。各区划内优势资源明显,区划间变化特征彼此相异,可为全国或西南地区的自然资源配置、国土空间规划等自然资源统一管理提供决策支撑。     

伊通河流域土地利用变化及其生态响应

通过遥感影像解译获取伊通河流域1986、1996、2005和2017年土地利用数据,采用土地利用动态模型、土地利用度和生态系统服务价值等方法,研究伊通河流域土地利用变化特征及其生态响应。研究结果表明,耕地、城镇建筑用地和林地是伊通河流域主要的土地利用类型,1986—2017年间,研究区土地利用综合动态度降低,土地利用度上升,土地利用结构趋于稳定。在31年间,生态系统服务价值整体下降33.97%,林地、草地、湿地和水域面积的减小导致生态系统服务价值显著降低。     

多目标区域地球化学调查与土壤碳储量问题——以江苏、湖南、四川、吉林、内蒙古为例

在全国多目标区域地球化学调查获得土壤高密度和大数据量碳分布数据基础上,提出"单位土壤碳含量"概念和建立土壤碳储量实测计算方法,为精确计算土壤碳储量和估算土壤碳库提供了新的途径。依据"单位土壤碳含量"进行土壤碳储量实测计算,可以按照土壤类型、土地利用分类、生态系统及自然景观等任意划分方式,从不同途径取得市县、省区、流域及至国家土壤碳储量,并在各级次上进行土壤碳库问题研究,解决土地利用、农业种植和环境评估中的实际问题。文章以江苏、湖南、四川、吉林、内蒙古为例进行土壤有机碳储量计算,结果表明,全国土壤碳储量分布不均匀。按照土壤有机碳储量和土壤平均有机碳储量分布,四川省四川盆地西部区土壤有机碳储量为1779887583t,平均有机碳储量最高,为29107.86t/km2;依次为:吉林省平原区有机碳储量2618973357t,平均有机碳储量27427.25t/km2;湖南省洞庭湖区有机碳储量837159672t,平均有机碳储量21977.31t/km2;江苏省有机碳储量1818603526t,平均有机碳储量17117.61t/km2;内蒙古河套地区有机碳储量286247058t,平均有机碳储量9592.73t/km2。     

辽宁西部沿海地区土壤碳库时空分布特征及其影响因素

沿海地区是海陆交互特殊地带,其土壤碳库变化对全球碳循环具有特殊意义。本文选择辽宁西部沿海多目标区域地球化学调查覆盖区作为研究重点,计算了区内土壤碳储量和碳密度,对其空间分布特征及近40年来土壤碳库变化状况和影响因素进行研究,旨在为该区今后土地利用规划、生态环境保护提供数据支撑。结果表明:研究区表、中、深层土壤碳密度空间分布规律基本一致,从20世纪80年代至今,表、中层土壤有机碳储量和碳密度总体均呈显著增加态势,表层土壤有机碳储量增加1.93 Mt,中层土壤有机碳储量增加9.88 Mt。其空间分布特征显示,高海拔、低温多雨有利于土壤有机碳的积累,降水增多、土壤酸化不利于土壤无机碳的积累。此外,土壤类型、土地利用类型、地貌类型和地质单元均与土壤碳密度显著相关,土地利用类型对土壤碳库影响最为深刻。     

吉林西部平原土地利用动态变化的RS-GIS集成研究

近20年来,吉林西部平原生态环境显著恶化,土地盐碱化、沙化、草地退化严重制约该区的可持续发展。以往人们很少从土地利用/覆盖（LUCC）变化的角度去分析研究生态环境问题。应用1989、2001年的TM卫星影像数据和RS-GIS集成技术进行土地利用/覆盖的动态监测,遥感影像解译,采用空间信息叠加的方法提取土地利用动态变化和土地利用类型相互转化的信息,揭示了土地利用类型两增（耕地、盐碱地）三减（草地、水体、湿地）的变化规律,讨论了驱使土地利用类型转化的原因,提出了保护利用土地资源的建议。     

吉林西部不同土地利用类型的土壤有机碳垂向分布和碳密度

土壤碳库在陆地生态系统碳循环中起着关键性的作用。在对吉林西部进行为期6年（2004－2009年）的环境调查基础上,采集了217个土壤剖面,获取了2 170个土壤样品的平均容重、含水率和有机碳含量,分析了不同土地利用类型下土壤有机碳（SOC）的垂向分布特征、原因和机理。结果表明：不同土地利用类型的土壤有机碳垂向分布表现出截然不同的特征,大致可分为“下降型”、“上升型”和“不变型”3种。呈下降型的草地、农田、湿地等SOC含量主要富集在0~30 cm耕作层,并随深度增加而快速下降;滩地为上升型,良好的水文条件和相对茂盛的植物为有机质提供了有利条件;不变型包括盐碱地、林地和沙地,SOC含量处于全区最低水平。不同土地利用类型的土壤有机碳密度差异很大,从大到小依次为水田、草地、旱田、湿地、退化草地、滩地、林地、沙地、盐碱地,其中水田为（169.25±17.70） t/hm²,盐碱地为 （26.50±10.00） t/hm²。植被生物量和土壤理化性质是影响土壤有机碳含量的主要因素。     

基于上海市土地利用方式变化下的土壤有机碳储量核算研究

分析了上海市2009年以来的土地利用类型与表层土壤有机碳储量的变化以及土地利用方式变化对表层土壤有机碳储量的影响。研究结果表明:上海市2012、2016年表层土壤有机碳储量分别为1.061014×10~(10)kg、1.149566×10~(10)kg,表层土壤平均有机碳密度低于全国平均水平的4.70kg/m~2,表层土壤有机碳储量占全国表层土壤有机碳储量的0.026%;耕地、林地和园地转化为工矿仓储用地、公共设施用地、交通运输用地时造成了表层土壤有机碳的排放,而其他农用地—耕地、公共设施用地、工矿仓储用地和工矿仓储用地—耕地、公共设施用地以及其他土地—耕地、公共设施用地时有利于表层土壤有机碳的汇聚;上海市表层土壤有机碳储量增加主要来源于土地利用类型不变的土地(农用地、滩涂土地等),这些土地表层土壤有机碳储量增加是土壤碳密度(有机碳含量)普遍增高的结果。建议通过进一步加强农用地、滩涂土地的有效保护,并对建设用地上的建筑物实施立体绿化等措施,提升上海市表层土壤有机碳储量。