2000-2025年环境保护政策情景下中国陆地碳储量估算

政策总是通过对土地利用/土地覆被的强烈影响而影响陆地碳平衡。本研究旨在探讨环境保护政策（主要是退耕还林）政策对我国陆地碳平衡的影响,从而为政府部门等相关政策制定者提供环境保护和应对气候变化的决策支持。利用DLS（Dynamics Land System）模型对2000-2025年环境保护政策情景下的土地利用变化模拟结果和前人对碳密度的研究成果,运用碳密度法估算了该政策情景对中国陆地碳储量的影响。研究结果表明,在整个阶段,林地将增加23%,耕地和草地将分别减少37%和11%,由此会引起我国森林碳储量每年增加66.0 Tg C,土壤碳储量每年增加13.3 Tg C,而草地碳储量则每年减少5.7 Tg C。总体而言,在环境保护政策情景下,2000-2025年中国整个陆地生态系统的碳储量将增加1.8 Pg C,年均增加量为0.074 Pg C,而这种变化89.6%的原因源于森林碳储量的增加。     

典型喀斯特峡谷区碳储量空间分配格局、演变过程及其贡献率

采用样方法和土地利用转移矩阵,以贵州省西南部的晴隆县为研究区域,研究了典型喀斯特峡谷区不同土地利用类型在1988、1999和2009年的碳储量空间格局和演变过程,并由此估算了贵州省喀斯特峡谷区的碳储量及贡献率。结果表明：晴隆县喀斯特区域的碳储量和平均碳密度呈先减少后增加的趋势。由晴隆县不同情况下的碳储量比例关系,估算出贵州省喀斯特峡谷区碳储量的实际值为42.55 Tg。同时,研究结果表明人类活动对碳储量的空间格局和演变有很大的影响。此外,估算的贵州省喀斯特峡谷区生态系统的平均碳密度远高于中国陆地生态系统的平均值,土壤平均碳密度则接近全国陆地生态系统平均值,但其植被平均碳密度却远高于全国陆地生态系统平均值,与全国森林系统的植被平均碳密度持平。这说明喀斯特峡谷区具有极大的固碳潜力,对其进行石漠化防治,是极其必要的。     

典型喀斯特峡谷区碳储量空间分配格局、演变过程及其贡献率（英文）

采用样方法和土地利用转移矩阵,以贵州省西南部的晴隆县为研究区域,研究了典型喀斯特峡谷区不同土地利用类型在1988、1999和2009年的碳储量空间格局和演变过程,并由此估算了贵州省喀斯特峡谷区的碳储量及贡献率。结果表明:晴隆县喀斯特区域的碳储量和平均碳密度呈先减少后增加的趋势。由晴隆县不同情况下的碳储量比例关系,估算出贵州省喀斯特峡谷区碳储量的实际值为42.55 Tg。同时,研究结果表明人类活动对碳储量的空间格局和演变有很大的影响。此外,估算的贵州省喀斯特峡谷区生态系统的平均碳密度远高于中国陆地生态系统的平均值,土壤平均碳密度则接近全国陆地生态系统平均值,但其植被平均碳密度却远高于全国陆地生态系统平均值,与全国森林系统的植被平均碳密度持平。这说明喀斯特峡谷区具有极大的固碳潜力,对其进行石漠化防治,是极其必要的。     

黄淮海平原耕地转移对植被碳储量的影响

应用GLO-PEM模型和1988年NOAA/AVHRR遥感数据,估算了黄淮海平原植被净初级生产力(NPP),并根据NPP和植被凋落物产生量计算了不同土地利用类型的植被碳密度。通过对1988年与2000年土地利用图的叠置分析,统计了耕地与其他土地利用类型之间的转移量,并估算了耕地转移对植被碳储量的影响。研究发现,耕地转移对植被碳储量变化的影响在不同区域与不同土地利用类型上存在显著差异。1988~2000年间,耕地转移导致全区植被碳储量下降了0.24%,其中耕地转为建设用地是植被碳储量减少的主要原因。这一研究结论为正确把握耕地转移对区域植被碳储量的影响,并据此制订碳汇管理措施具有重要的参考价值。     

基于知识规则的土地利用/土地覆被分类方法——以黑河流域为例

本文提出了一种基于知识规则的土地利用/土地覆被分类的新方法。知识规则是基于专家经验建立起来的,反映研究区内不同分类系统下各类别的地理分布特性与地理分布交叉可能性。基于黑河流域90 m 分辨率DEM、2009 年逐月1 km 分辨率NDVI,参考美国地质调查局(USGS) 1 km分辨率土地利用/土地覆被数据在欧亚大陆上各类别的聚类中心,应用在上、中、下游分别建立的知识规则,以知识规则结合最近距离的USGS 类别聚类的方法,制作了一套与USGS全球土地覆被分类标准一致的、可以用于大气模式以及陆面过程模式的黑河流域土地覆被类型分布数据。本方法分类结果与以往研究采用的类别映射方法的分类结果及实际地物影像进行对比,表明知识规则下的分类结果更能准确表达流域地表覆盖特征,对冰雪、冻土类别和沙地荒漠类别的表现更优。     

西鄂尔多斯荒漠灌丛生态系统碳密度

为了估算西鄂尔多斯天然荒漠灌丛生态系统碳密度并揭示碳储量在不同层片（灌丛植株、草本层、枯落物层及土壤层）、器官间的分配规律,以该区5种优势荒漠灌丛（沙冬青Ammopiptanthus mogolicus、霸王Zygophyllum xanthoxylum、四合木Tetraena mongolica、半日花Helianthemum songaricum和红砂Reaumuria songarica）群落为对象,测定了5种灌丛生态系统碳密度。结果表明：西鄂尔多斯5种荒漠灌丛生态系统碳密度40.28~55.51 t·hm^-2,其中土壤层碳密度占绝对优势（97.15%~98.51%）,为39.40~54.48 t·hm^-2,且在0~50 cm随着土层深度的增加而增加;植被层生物量密度垂直分布格局表现为灌丛层 > 草本层 > 枯落物层,灌丛层碳密度空间上表现为距离黄河越近碳密度越大（沙冬青和半日花灌丛生物量碳分别占各自植被层生物量密度的92.16%和62.42%）,而草本层碳密度表现出与之相反的规律;草本层根系生物量碳也是灌丛生态系统碳重要组成部分,碳密度8.41~38.29 g·m^-2,占植被层碳密度的5.36%~45.18%;除红砂灌丛外,灌丛草本层地下部分碳密度显著高于地上部分（P<0.05）;灌丛个体碳储量分布表现为枝条 > 根系 > 叶片,粗枝和粗根是单株灌丛碳储量的主要贡献者,且在灌丛种间差异显著（P<0.05）,根系生物量碳占植被层碳储量的20.00%~33.53%,叶片生物量碳占总植被层碳储量的2.02%~24.54%。     

1980—2020年气候和土地利用变化对甘肃省陆地生态系统碳储量的影响北大核心CSCD

土地利用变化对干旱区陆地生态系统碳储量影响显著,但气候变化对其的影响尚不明晰。本研究基于1980—2020年土地利用数据以及植被和土壤碳密度动态数据,利用InVEST模型测算1980—2020年甘肃省及各市州碳储量及固碳量的变化趋势,并定量评估气候变化和土地利用变化对陆地生态系统碳储量的影响。结果表明:(1)甘肃省气候状态整体趋向于暖湿化,同时土地利用转移强度逐渐剧烈,并由1980—2000年的耕地扩张和草地流失逐步转变为2000—2020年的未利用地治理及城镇扩张。(2)1980—2020年甘肃省生态系统平均碳储量为2651.01 Tg C(1 Tg=10^(12)g),碳密度高值区主要分布在甘南高原和祁连山山地区域,低值区主要分布在河西走廊西北荒漠区及内陆河流域下游地区;而固碳速率则呈现出自东南向西北递减的空间格局,其中固碳量排名前四的市州依次为甘南藏族自治州、陇南市、张掖市和庆阳市。(3)1980—2020年甘肃省生态系统碳储量净增长量为208.79Tg C。1980—2000年,碳储增加量主要来源于气候变化(63.01 Tg C);而2000—2020年,土地利用变化则是甘肃省陆地生态系统碳储量变化的主要驱动因素,尤其体现在林-草-沙治理和人工绿洲扩张方面。     

1999-2008年间中国森林土壤碳汇功能初步估算

基于样地资料、文献资料和森林资源清查资料,以及不同森林类型蓄积、生物量、年凋落量和土壤呼吸之间的函数关系,估算1999-2008年间中国森林生态系统的NEP(净生态系统生产力)、△Cbiomass(现存森林植被碳储量增量)和NR(非呼吸代谢消耗光合产物),再根据森林生态系统碳平衡方程,初步估算中国森林土壤碳汇(△Csoil=NEP-△Cbiomass-NR)。研究结果表明:中国森林生态系统总的NEP、△Cbiomass、NR和△Csoil分别为157.530、48.704、31.033和77.793 Tg C yr^-1,单位面积NEP、△Cbiomass、NR和△Csoil分别为101.247、31.303、19.945和49.999 g C mm^-2 yr^-1。中国森林土壤碳汇存在较大的空间差异,江西、湖南、浙江、福建、安徽、山西、陕西、广西和辽宁9省(区)森林土壤为碳源,释放的碳约为25.507 Tg C yr^-1。其他22个省(区)森林土壤为碳汇,吸收的碳约为103.300 Tg C yr^-1。本研究建立了基于森林资源清查资料的中国森林土壤碳汇评价方法,是对现有的基于统计资料进行森林生态系统碳循环研究的有益补充,将推动具有可比性的、按照一致性的研究方法开展的区域尺度森林土壤固碳功能研究。     

中亚干旱荒漠区植被碳储量估算

荒漠是陆地生态系统的重要组成部分,荒漠植被碳储量研究是陆地生态系统碳循环研究的重要内容之一。中亚五国及中国准噶尔荒漠是中亚干旱区的主体部分,目前关于该地区荒漠植被碳储量的研究尚属空白。在对准噶尔荒漠不同植被类型活生物量碳大规模调查的基础上,结合中亚干旱荒漠区植被图,利用平均生物量法初步估算了中亚区域荒漠植被碳储量。结果表明：中亚区域荒漠面积共310.37×104 km2,总生物量碳储量为57.03×10⁷ t,地上、地下生物量碳分别为28.87×10⁷ t和28.16×10⁷ t,各占50.63%和49.37%。各植被型中,温带半灌木、矮半灌木荒漠的生物量碳储量最大,达到14.17×10⁷ t （占24.84%）。中亚荒漠平均生物量碳密度为1.837 t/hm²,其中温带矮半乔木荒漠碳密度最大（2.367 t/hm²）。可以推测,在未来中亚地区降水持续增加的条件下下,中亚荒漠植被将会有更大的碳汇潜力。     

广州市湿地植被碳汇功能研究

采用样地调查、模型构建和成果参照等方法,以广州市湿地植被为研究对象,选取样地实测湿地植物地上生物量,并分析湿地植物有机碳含量;选用2013年广州市Landsat 8 OLI遥感影像数据,得到波段反射率和植被指数(NDVI、RVI、DVI和MSAVI)数据,利用ENVI 5.0、SPSS 22和Arc View 3.3等软件,通过差异性检验、相关分析、一元线性回归、曲线回归和模型拟合度检验等步骤,建立湿地植被地上生物量模型,并估算植被地上生物量;选取湿地植物根冠比,估算湿地植被地下生物量,进而估算植被总生物量和碳储量。结果表明,2013年广州市湿地植被总面积为23 557.08 hm2,覆盖率为3.17%;湿地植被平均有机碳质量分数为44.97%;以RVI为自变量的三次曲线模型能较好地拟合湿地植被地上生物量;2013年广州市湿地植被总生物量为786 392.93 t,总碳储量为353 640.9 t碳,碳密度为15.01 t/hm2碳,碳汇量为1 296 683.31 t二氧化碳,碳汇价值为21 071.1×104元。     

黑河中游土地利用/覆被变化及其对碳储量影响的预测

准确预测未来土地利用/覆盖变化及其对区域碳储量的影响对土地利用决策和气候变化研究具有重要意义。以黑河中游流域为研究对象，基于2000年和2012年两期土地利用解译数据，运用CA-Markov模型，并依据《IPCC 2006指南》提供的清单方法，在对研究区2024年土地利用变化特征进行预测分析的基础上评估了2000—2024年黑河中游土地利用/覆被变化对碳储量的影响。结果表明：2000—2012年，研究区耕地、建设用地、林地和草地面积呈增加趋势，未利用土地和水域面积呈减少趋势，土地利用/覆被变化导致碳储量增加3.22×10⁶ t；预测2024年黑河中游土地利用变化同2012年相比，耕地、建设用地、林地占研究区比例分别增加3.18%、0.84%和0.77%，未利用土地、草地和水域占研究区比例分别减少3.32%、1.13%和0.33%；2012—2024年土地利用/覆被变化导致碳储量增加7.55×10⁶ t，各土地利用类型变化导致碳储量变化更加明显，其中林地和耕地增加是碳储量增加的主要原因，建设用地增加是碳储量减少的主要原因。总体来看，2012—2024年耕地、建设用地、林地将继续呈增加趋势，未利用土地和水体将继续呈减少趋势；2012—2024年较2000—2012年土地利用变化导致碳储量增加4.33×10⁶ t，固碳能力表现出较明显的提高。     

Soil carbon stocks and land cover in Northern Ireland from 1939 to 2000

Methods to estimate soil carbon stocks and changes in Northern Ireland in relation to land cover change over the periods 1939–2000, 1939–1990 and 1990–2000 are described. Land cover for 1939 was derived from the Land Utilisation Survey and for 1990 and 2000 from interpretation of satellite imagery. Although in 1939 there was more mixed farming than at present, with a reduction of almost 60% in arable land, there has been little change in soil carbon stock (385.9 Mt in 1939, 385.43 Mt in 2000). In recent years the rate of carbon loss appears to have increased partly through greater suburbanization. However, more local field data on carbon densities of peat, of mineral soils under different cover types and after land-cover change, are required to support further iterations of the study.     

Ecological-Living-Productive Land Classification System in China

Rapid economic development, industrialization, and urbanization aggravates the tense relationship between human beings and the land. With multiple demands for food security, ecological protection and economic development, frequent conflicts and competition occur between multiple different functional land types. The current land use classification system focuses on the productive and living functions of land, but gives little consideration to ecological functions. This study builds a national Ecological-Living-Productive Land Classification System based on land functions emphasizing the concept and position of ecological land. So-called ecological land uses are types of land use regulating, maintaining and protecting ecological security. The new land classification is more flexible for overall planning purposes and for making arrangements for ecological, living and productive land spaces. The Ecological-Living-Productive Land Classification System includes three levels. The first level has four major types: ecological land, ecological-productive land, productive-ecological land, and living-productive land. The second level subdivides the major types into 15 functional land categories, including major ecological regulation land, common ecological regulation land, and ecological conservation land for ecological lands; pasture land, timber land and aquaculture land for ecological-productive lands; arable land and orchard for productive-ecological lands; and urban built-up area, rural living land, and industrial land for living-productive lands. The third level is based on land cover types. Based on multiple data sources, and using a strategy of zoning and re-classification, we extracted the spatial distribution of ecological-living-productive lands on a national scale. The areas of ecological land, ecological-productive land, productive land, and living-productive land area are 6,037,000 km², 1,353,800 km², 2,001,900 km² and 207,300 km², respectively; accounting for 62.89%, 14.10%, 20.85% and 2.16% of total area, respectively. For the second-level classification, the area of ecological conservation land is the largest, accounting for 20.17% of the total area. Ecological land is located mainly in central and western China. Ecological-productive land is distributed in various areas throughout the country, and productive-ecological land and living-productive land are concentrated in eastern China.     

河西地区土地利用/覆盖变化驱动力研究

河西地区的土地利用／覆盖格局2000多年来发生了很大的变化。参考大量的数据与资料分析了河西地区土地利用覆盖变化的驱动力,结果表明,自然机制与人为机制同时改变着该地区的土地利用／覆盖状况,自然机制的驱动是缓慢的,长期的,而人为机制的驱动,尤其到了近现代,则是剧烈的,集中的,人口变化是驱动土地利用／覆盖变化的非常活跃的因素。     

Large-scale land cover mapping with the integration of multi-source information based on the Dempster–Shafer theory

Land cover type is a crucial parameter that is required for various land surface models that simulate water and carbon cycles, ecosystem dynamics, and climate change. Many land use/land cover maps used in recent years have been derived from field investigations and remote-sensing observations. However, no land cover map that is derived from a single source (such as satellite observation) properly meets the needs of land surface simulation in China. This article presents a decision-fuse method to produce a higher-accuracy land cover map by combining multi-source local data based on the Dempster–Shafer (D–S) evidence theory. A practical evidence generation scheme was used to integrate multi-source land cover classification information. The basic probability values of the input data were obtained from literature reviews and expert knowledge. A Multi-source Integrated Chinese Land Cover (MICLCover) map was generated by combining multi-source land cover/land use classification maps including a 1:1,000,000 vegetation map, a 1:100,000 land use map for the year 2000, a 1:1,000,000 swamp-wetland map, a glacier map, and a Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer land cover map for China in 2001 (MODIS2001). The merit of this new map is that it uses a common classification system (the International Geosphere-Biosphere Programme (IGBP) land cover classification system), and it has a unified 1 km resolution. The accuracy of the new map was validated by a hybrid procedure. The validation results show great improvement in accuracy for the MICLCover map. The local-scale visual comparison validations for three regions show that the MICLCover map provides more spatial details on land cover at the local scale compared with other popular land cover products. The improvement in accuracy is true for all classes but particularly for cropland, urban, glacier, wetland, and water body classes. Validation by comparison with the China Forestry Scientific Data Center (CFSDC)–Forest Inventory Data (FID) data shows that overall forest accuracies in five provinces increased to between 42.19% and 88.65% for our MICLCover map, while those of the MODIS2001 map increased between 27.77% and 77.89%. The validation all over China shows that the overall accuracy of the MICLCover map is 71%, which is higher than the accuracies of other land cover maps. This map therefore can be used as an important input for land surface models of China. It has the potential to improve the modeling accuracy of land surface processes as well as to support other aspects of scientific land surface investigations in China.     

澜沧江流域云南段土地覆盖状况及其模式分类

基于澜沧江流域运动段土地覆盖状况的基础数据库,结合现有ＧＩＳ图形空间数据,通过集成处理,就澜沧江流域综合开发中,有关云南段土地覆盖状况及其模式分类展开研究。初步研究结果为：１、研究区土地覆盖状况随流域沿线空间延伸而变化,不同覆盖类型变化态势各具特点,但多与当地自然、社会、经济整体发展水平密切联系;２．基于土地覆盖中主要土地覆盖类型比例值的累计,设定适当阈值,将流域土地覆盖划分为５种类型即林地覆盖型     

Land use changes and trends in Human Appropriation of Above Ground Net Primary Production (HANPP) in India (1961–98)

Land use change has the potential to influence energy flows, standing crop and biomass turnover at a variety of scales. To understand and quantify the impact of land use change on natural systems, interdisciplinary approaches and concepts linking biophysical and socioeconomic factors are needed. One such approach for analysing the socioeconomic energy flows from land use changes is Human Appropriated Net Primary Production (HANPP). HANPP is defined as the difference between the net primary production of potential vegetation and the actual net primary production remaining in vegetation after harvest. In this study, we used HANPP to quantify the energy flows consequent upon land use/land cover change from 1961 to 1998 in India. Data from the Food and Agricultural Organization Statistics (FAOSTAT) covering land use/land cover estimates, crop production, harvest and fertilizer use data have been used to analyse the trends in HANPP. Land use changes between 1961 and 1998 indicate a small increase in agricultural areas from 58.2% to 60.8% and in forest and woodland areas from 19.0% to 23.2%. Actual above ground net primary production of vegetation increased from 1280.58 to 1818.23 Tg, an increase of approximately 1.4 times over 37 years. Although population increased exponentially, human appropriation of photosynthetic products did not rise as much due to increases in forest cover and agricultural production. Although the HANPP concept is a useful approach to analyse the trends in photosynthetic products brought about by land use changes and harvesting, more robust indicators are needed to understand the impacts associated with these changes. We discuss the relevance of the HANPP analysis results by focusing on land use/land cover change and exploring the inter-linkages between energy flows and environment.     

基于多期数据集的中亚五国土地利用/覆盖变化分析

针对目前中亚地区土地利用变化和分布格局方面的信息相对匮乏,现有资料较为陈旧且零散,无法满足中亚生态与环境变化研究需求的现状,利用全球的UMD, DISCover,GLC2000,GlobCover2005和GlobCover2009的5期土地覆被遥感数据集,提取中亚地区长时间序列土地覆被信息。并针对上述4个土地覆被分类系统无法进行直接对比和变化分析的问题,分别将其综合为4类土地覆被类型：耕地、自然植被、水体和其他,以分析近30 a中亚土地利用/土地覆被变化趋势。中亚土地利用类型多样,草地、裸地、农田、灌丛占绝对优势。自前苏联解体以后,20世纪90年代初至2000年期间,耕地面积大幅度减少,至2010年尽管有所恢复,但仍无法达到20世纪90年代初水平。而自然植被表现出了相反的趋势,这说明在此时间段内,由于社会政治制度的变化和市场经济的建立,耕地发生了较大规模的弃耕,弃耕地通常转换为草地、灌丛等自然植被。近10 a由于社会经济条件的变化,前苏联解体后所弃耕的土地又被收复和重新开发为耕地。90年代初至2000年期间,水体呈现先减少后增加的趋势。利用全球基于多期不同信息源获得的中亚土地覆被数据,尽管分类体系不统一,但均可较好地表征当时地表覆被状况。这在一定程度上弥补了中亚地区土地覆被数据不足的现状。通过对耕地、自然植被、水体及其他土地覆被类型进行大类合并,可基本体现中亚土地覆被的宏观特征和变化趋势。     

黄河三角洲土地利用与土地覆被的质量变化

土地利用／土地覆被变化（LUCC）在全球环境变化与可持续发展研究中占有重要地位。其质量变化尤能反映人类开发活动的环境效应。运用遥感信息土地分类和植被指数提取、土壤定点采样实测和统计分析相结合的方法，研究了黄河三角洲地区数年至20余年的土地利用／土地覆被的质量变化。其在区域总体上向好的方向发展，但在内部地段间存在着差异和不平衡。盐渍土改造的任务仍然十分艰巨。地力下降的隐患不可忽视。进而分析了变化的驱动力并提出土地持续利用对策。