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。     

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。     

过去陆地生态系统碳储量估算研究

准确估算陆地生态系统碳储量并认识其空间分布和时间演变规律是碳循环研究的关键 问题。本文回顾了全球与中国陆地生态系统在碳储量估算研究方面的若干进展, 包括基于各种方 法和资料的主要估算结果及其尚存在的不确定性。重点评述了末次盛冰期和中全新世两个时期 陆地生态系统碳储量的变化及其影响因素, 对8.2kaB.P.以来全球大气CO₂ 浓度呈现升高的现象 及其可能原因进行了讨论。全新世中晚期全球大气CO₂ 浓度逐渐升高与旧大陆地区陆地生态系 统碳储量减少的事实是一致的, 新石器时期特别是农业文明开始以后人类活动对陆地植被的持 续干预可能是造成陆地生态系统碳储量减少的原因之一。     

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。     

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。     

基于土地利用变化情景的生态系统碳储量评估——以太行山淇河流域为例

区域土地利用变化是导致生态系统碳储量变化的主要原因,影响其碳源、碳汇效应,但以往结合时空尺度探讨流域未来土地利用变化对生态系统碳储量影响的研究尚不多见。以太行山淇河流域为例,分析2005-2015年土地利用变化,采用Markov-CLUE-S复合模型预测2025年自然增长、耕地保护及生态保护情景下的土地利用格局,并基于土地利用数据,运用InVEST模型的碳储量模块评估2005-2015年及未来不同情景下的生态系统碳储量。结果表明：① 2015年淇河流域生态系统碳储量和平均碳密度分别为3.16×10⁷ t和141.9 t/hm²,自2005年以来分别下降0.07×10⁷ t和2.89 t/hm²。② 2005-2015年碳密度在低海拔区域以减少为主,在高海拔区域增加区与减少区比例相当,淇河中下游地区建设用地的大肆扩张以及上游林地的退化是导致碳密度下降的主要原因。③ 2015-2025年自然增长情景下碳储量和碳密度下降仍较明显,主要是低海拔区域固碳能力的减弱;耕地保护情景减缓了碳储量和碳密度的下降幅度,主要是由于低海拔区固碳能力的增强;生态保护情景下,碳储量和碳密度显著增加,分别达到3.19×10⁷ t和143.26 t/hm²,主要发生在海拔高于1100 m的区域。生态保护情景能够增强固碳能力,但不能有效控制耕地面积的减小。因此,研究区土地利用规划可统筹考虑生态保护和耕地保护情景,既能增加碳汇,又能保障耕地质量和粮食安全。     

藏北高原草地生态系统碳储量及其影响因素（英文）

探究草地生态系统碳储量及其驱动因素对实现双碳目标具有重要意义,藏北高原作为我国重要的草地生态系统,其碳储量现状,空间格局以及驱动因素仍存在很大的争议。本文基于藏北高原150个实测样点数据,通过克里金插值和统计方法,评估分析了藏北高原草地生态系统的地上生物量碳密度、地下30 cm深度根系碳密度和土壤碳密度及其空间分布,以及各碳库的主要影响因素。结果表明：藏北高原地上生物量碳密度平均为0.038 kg C m^-2,地下生物量碳密度平均为0.284 kg C m^-2,土壤碳密度值最大,平均为7.445 kg C m^-2。藏北高原草地生态系统总碳储量约为4.08 Pg C,其中植被碳库0.58 Pg C(包括地上生物量和地下生物量),土壤碳库2.58 Pg C (其余分布在裸地中),碳储量分布格局呈现出从东南向西北递减趋势。植被碳库0.58 Pg C(包括地上生物量和地下生物量),约占青藏高原植被碳库的28.29%;土壤碳库2.58 Pg C,约占青藏高原土壤碳库的26.60%。降水、温度和土壤质地均影响生态系统碳储量,其中降水...     

亚洲中部干旱区植被与土壤碳密度分析

碳密度作为估算陆地生态系统吸收和排放含碳气体数量的关键要素—碳存储能力的重要指标之一,对判定碳源汇、制定缓解全球变化的合理政策措施具有重要意义。干旱半干旱区相关研究的薄弱性与其广大的陆地面积极不相称。通过搜集与中亚五国和新疆生物量或植被碳密度资料有关的文献,整理中亚五国和新疆的土壤剖面数据,对亚洲中部干旱区植被和土壤碳密度开展研究。结果表明:亚洲中部干旱区植被和土壤碳密度因区域和植被类型的不同而呈现一定差异。总体而言,林地的植被与土壤的碳密度最高;草地土壤碳密度高于耕地土壤碳密度,中亚五国草地植被碳密度高于该区农田植被碳密度,而低于新疆农田植被碳密度;裸地作为植被覆盖度最低的类型,植被与土壤的碳密度最低。     

喀斯特峡谷型流域主要生态系统的碳分布——以晴隆孟寨流域为例

通过对晴隆孟寨流域乔木、灌木和草本层的调查,结合生物量回归方程式和土壤有机质数据,测算峡谷型喀斯特几种植被植物层、土壤层、枯落物层的碳密度状况,分析不同植物类型的碳密度及碳分布特征,发现晴隆孟寨流域上游中游碳密度高于下游,陡坡顶部的碳密度缓坡顶部,陡坡中部碳密度缓坡中部,陡坡部分顶部碳密度底部中部,缓坡部分顶部碳密度中部底部,主要的几种植被平均植物层碳密度在2.01~64.83 t/hm2,与全国其他地区植被层碳密度相比表现为低生物量、低碳密度。土壤碳密度在整个碳密度中贡献最大,在58.16~154.13 t/hm2。自然生态系统(山地)土壤碳密度虽然较低,但有机质含量相对较高。枯落物层的碳贮量对整个生态系统碳贮量的贡献不大,均低于5%。喀斯特峡谷地区土壤薄、砾石含量大是较其他地区碳密度低的根本原因,因此选择不同的植被类型和不同的森林管理方式,是治理该地区石漠化的关键。     

中国陆地生态系统的碳储量及其空间格局(英文)

地球系统的碳库变化和碳循环过程机制是气候变化成因分析、变化趋势预测、减缓和适应对策的科学基础,受到科技界和国际社会的广泛关注。从20世纪80年代中后期开始,中国学者就开展了陆地生态系统碳循环研究工作,并且在许多研究领域都取得了可喜的进展。本文在回顾中国的陆地生态系统碳循环研究发展历程基础上,重点评述陆地生态系统的碳储量及其空间格局方面的研究成果,评价有关研究的不确定性以及亟待解决的重要科学问题。分析表明,中国的陆地生态系统碳循环研究经过了陆地生态系统碳循环的前期研究、区域尺度生态系统碳循环综合研究、生态系统碳循环过程对环境变化适应性实验研究,以及生态系统碳-氮-水耦合循环及其区域调控管理研究4个主要发展阶段。大多的研究表明,中国陆地生态系统碳储量及其空间格局是温度和降水控制的。全国土壤、森林和草地植被储存约为97.95 —118.93 Pg C;自20世纪70年代中期以来,我国的植树造林和林业管理、草地保护、农作制度改革和保护性耕作等措施发挥了重要的固碳功能,但是各种方法评估的结果仍然存在较大不确定性。今后的研究重点工作是建立天地空一体化碳储量和碳汇动态监测体系、开展生态系统碳-氮-水耦合循环及其区域调控管理的前瞻性研究,定量评价中国区域生态系统的碳收支状况和增汇潜力,评估各种典型生态系统增汇技术的经济效益,为国家尺度的温室气体管理和碳交易机制与政策体系的建立提供可报告、可度量和可核查的科学数据和技术支持。     

长三角核心区碳收支平衡及其空间分异

人类活动带来土地利用覆被变化以及能源消耗加大对区域碳排放的影响, 成为关系区 域可持续发展的重要问题。本文在相关碳排放方法研究基础上, 采用物料衡算法计算人类呼 吸和化石能源消耗的释碳量, 采用植被生物量法计算区域陆地生态系统的固碳量, 据此综合 测度区域自身碳收支平衡能力, 并以长江三角洲核心区为例, 进一步研究了区域内部碳收支 平衡能力的空间分异问题。研究表明, 1995年以来随着人类活动强度的增加和陆地植被面积 减少, 长三角核心区的碳收支不平衡性不断加剧, 依靠自身陆地生态系统已无法实现平衡, 特别是在沿沪宁线地区和中心城市尤为明显。研究结果可为制定产业转型、土地利用、节能 减排等差别化区域政策提供依据。     

基于土地利用/覆被分类系统估算 碳储量的差异——以海南岛森林为例

土地利用/覆被分类系统是碳蓄积研究的依据,然而各种碳蓄积研究所采用的土地利用/覆被分类系统不尽相同。根据1993年海南林业资源二类调查资料,我们按照USGS土地利用/覆被、LCCS土地覆被和中国科学院土地资源三种分类系统所定义的类别进行分类并计算了各自的碳储量和碳密度,为碳储量的进一步精确估算和土地覆被分类系统研制提供重要的科学依据。结果发现,（1）不同的土地利用/覆被分类系统所对应的总碳储量以及平均碳密度都有了明显的差别。林业调查资料的植被分类、FAO 土地覆被分类系统(LCCS)、USGS 土地利用/土地覆被分类系统以及我国学者常用的中国科学院土地资源分类系统的碳蓄积量(Tg C)分别是28.98、28.71、21.04和21.04;碳密度(t C/ha)分别是31.24、30.95、22.68和22.68。（2）土地利用分类系统和土地覆被分类系统之间的结果具有较大差异,其碳储量相差7.67～7.94 Tg C,碳密度则相差8.27～8.56 t C/ha;差距在26.47%～37.74%之间。与其他学者研究结果比较发现,土地利用/覆被分类系统造成的碳蓄积差异的变化方向是不定的,取决于具体的分类系统和材积-生物量函数。不同土地利用/覆被分类系统对于植被划分的不同,导致了材积-生物量回归方程和类别面积的差异是造成碳蓄积和碳密度估算差异的根本原因。目前常用的土地利用/覆被分类系统在估算碳蓄积中存在一定问题,不适合于高精度的碳蓄积计算。体现地表植被生物量差异、植被叶型和外貌特征、种类及树龄差异等内涵的土地利用/覆被分类系统利于陆地碳循环研究的深化。     

中国森林生态系统植被碳储量时空动态变化研究

森林是陆地生态系统的主体, 在全球碳循环中起着十分重要的作用。本文利用20 世纪70 年代以来的六次森林清查资料, 结合森林生物量实测数据, 采用分树种、分龄组的生物量—蓄积 拟合关系, 估算了中国20 世纪70 年代以来森林植被碳储量的动态变化。结果表明: 我国六次森 林资源清查中森林的植被总碳储量分别为3.8488PgC、3.6960PgC、3.759PgC、4.1138PgC、 4.6563PgC 和5.5064PgC, 虽然存在一定的波动现象, 但总体增长趋势明显, 尤其是80 年代以来, 植被碳储量净增加1.8104PgC, 平均每年以0.0823PgC 的速率增加, 这表明80 年代以来我国森林 植被一直起着明显的CO₂ 汇的作用。从碳密度的变化看, 70 年代以来我国森林植被平均碳密度 增长了3.001Mgha ^-1, 其中幼龄林与中龄林碳密度分别增长5.2871Mgha ^-1 和0.6022 Mgha ^{-1<,sup>, 而成 熟林碳密度却降低了0.7581Mgha -1, 可见中国森林植被的碳汇功能主要来自于人工林的贡献, 而 且随着幼龄林、中龄林碳储量和碳密度的增长, 中国森林植被的碳汇功能将进一步增强。我国森 林植被碳储量和碳密度空间差异显著, 森林植被碳库主要集中于东北和西南地区, 平均碳密度以 西南、东北以及西北地区为大, 中国森林植被碳储量和碳密度的这种空间分布规律与人类活动对 森林的干扰强度密切相关。}     

基于FLUS-InVEST模型的中国未来土地利用变化及其对碳储量影响的模拟

基于代表性浓度路径情景（Representative Concentration Pathways, RCPs）,耦合FLUS-InVEST（Future Land Use Simulation-Integrated Valuation of Ecosystem Services and Trade-offs, FLUS-InVEST）模型,以土地利用视角模拟了中国2100年的陆地生态系统碳储量,探讨其空间分异。结果表明：1）历史土地利用变化作用下,中国生态系统碳储量减少中心由华北地区转向东北地区,增加中心由西北地区转向西南地区;碳储量的减少由林地生态系统转向草地生态系统。2）未来RCPs情景下,中国林地生态系统碳储量都将持续增加,草地生态系统碳储量持续减少。RCP 6.0情景下,中国林地面积将增加9.43%左右,草地面积减少5.42%,全国林地碳储量较2010年增加2 332.64 Tg,而草地碳储量将损失1 719.03 Tg。在RCP 8.5情景下,全国林地面积增加5.15%,草地面积将减少5.10%,林地碳储量较2010年将增加1 754.59 Tg,草地碳储量将损失2 468.80 Tg。3）RCP 6.0情景对未来碳汇贡献度较RCP 8.5情景大。在RCP 6.0情景下,植被地上碳储量和表层土壤碳储量分别净增加127.12和83.67 Tg。但在RCP 8.5情景下,植被地上碳储量和表层土壤碳储量分别净减少24.67和32.41 Tg。4）不同RCPs情景下,碳储量增长均集中在横断山-秦岭-太行山-大兴安岭和雪峰山-太行山-大兴安岭两带;减少区域主要分布于云贵高原、四川盆地和京津冀地区。     

基于碳储存变化的海岸带生态系统修复策略——以海南岛东南海岸带为例

碳达峰碳中和、国土空间生态修复、海域海岛可持续管理均是国家重大发展战略的重要内容。海南东南海岸带近年来因自然因素、人为干扰和全球气候变化的影响,生态系统破坏严重,碳汇功能明显下降。其生态质量的下降与海南自由贸易港和国家生态文明建设试验区的定位要求明显不符,基于碳储存的生态系统修复工作亟需开展。文章以海南岛东南海岸带为例,基于InVEST模型的碳储存模块,结合研究区2000、2010、2020年土地利用数据,估算研究区碳储量,划分“碳汇、碳源区”,评价其碳储存功能,识别近20年来研究区碳损失状况,明晰碳损失严重区域,划分生态修复功能区。结果表明：2000—2020年,研究区建设用地扩张明显,林草地面积削减;生态系统受到不同程度的破坏,碳储量持续下降,20年降低了0.11 Gt;碳储量低的区域沿着海岸带环线向内陆延伸,万宁市区域单位栅格碳密度值最低,三亚市区域单位栅格碳密度降低最多;碳源区面积始终大于碳汇区面积,碳储存功能为差和极差的区域面积分别为39.84和27.31 km2,主要分布于北部万宁市和乐镇、南部蜈支洲岛上方、西南部三亚市右侧等区域;基于碳损失和生态系统服务价值等级细分了自然...     

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。     

陆地生态系统碳循环及其机理研究的地球信息科学方法初探

针对陆地生态系统碳汇/源的时空格局、碳循环过程的驱动机制及未来情景等前沿科学问题,提出陆地碳循环研究的地球信息科学方法,采用陆地生态系统碳通量/储量与碳循环过程的综合网络观测、生物过程的适应性实验研究以及河流碳输运过程研究为支撑系统的自下而上途径、与以土地利用/土地覆被变化和对地观测数据生态参量反演为基础的自上而下研究途径、经相互验证和尺度转换模型实现有机结合的研究方法,开展综合观测、调查、比对分析、模拟和评价研究,把握陆地生态系统碳循环的格局与过程规律,辨析自然和人为因素对陆地生态系统碳循环过程的影响,探讨全球气候变化条件下陆地生态系统碳循环过程的演变趋势。     

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%。     

基于土地利用变化的典型喀斯特城市流域生态系统服务功能研究（英文）

揭示喀斯特城市流域土地利用对生态系统服务功能的影响机制,对喀斯特地区的社会经济发展与生态环境保护具有重要意义。本研究以贵州典型喀斯特城市流域—南明河流域为例,基于Arc GIS技术平台揭示了2000–2020年3个时期流域的土地利用时空演变规律,采用In VEST模型对流域不同土地利用类型的生态系统服务功能进行了系统评价。结果表明：（1）流域土地利用以林地、耕地和草地为主,土地利用变化方式主要表现为建设用地的增长,增长了13.07%;(2)流域水源涵养功能显著提升,碳储存功能略微减弱,空间上两者的物质量均呈现东北高、西南低的分布特征;（3）林地对流域水源涵养和碳储量的贡献率均超过57%,林地转为建设用地,耕地转为林地分别是生态系统服务功能减弱和增强的两种土地利用变化形式。本研究可为喀斯特生态脆弱区土地利用结构优化、水土资源开发和生态系统可持续管理提供重要数据支撑与科学参考。     

中国陆地土壤有机碳库的估算

土壤是陆地生态系统的核心之一,土壤有机碳库是陆地碳库的主要组成部分,在陆地碳循环研究中有着重要的作用,因而了解土壤碳循环是研究中国陆地生态系统碳循环的基础,确定土壤有机碳的储量、空间分布、对土壤碳循环的研究具有重要意义。根据中国和线次土壤普查得到的土壤各类型分布面积,采样数据、土壤有机质含量,运用ＧＩＳ技术,来估算土壤碳库。经过计算,中国陆地生态系统土壤有机碳总量为１００１．８×１０＾８ｔ,平均碳