黄河源区土地沙漠化及其对土壤碳库的影响研究

沙漠化过程不仅影响着区域社会经济稳定、可持续发展,而且对地球表层物质循环和能量转换过程产生重要的影响。因此,沙漠化对草地生态系统土壤碳库汇效应有重要的影响。结合黄河源区沙漠化过程的定量研究,探讨土地沙漠化过程对高寒草甸生态系统土壤碳库的影响。研究结果表明,从1990—2000年黄河源区沙漠化不仅表现为面积的扩展,而且表现为沙漠化程度的加重,沙漠化扩展和程度加重面积达1 067.69 km²。根据野外实测土壤剖面样品的理化分析测试确定的不同沙漠化土地的土壤有机碳密度,结合沙漠化土地的变化,获得从1990—2000年黄河源区沙漠化导致土壤有机碳流失量达4.11×10⁶ t,每年从土壤中流失的有机碳平均为0.41×10⁶ t。认为自然与人为因素导致的青藏高原高寒草甸生态系统的退化,不仅影响了高原区域可持续发展,而且将由碳汇转变为碳源并对全球气候的变化产生重大的影响。     

Multi-faceted land cover and land use change analyses in the Yellow River Basin based on dense Landsat time series: Exemplary analysis in mining,agriculture, forest,and urban areas

The Yellow River Basin is one of China's most dynamic regions, where past and recent anthropogenic land use activities and polices have had a remarkably impact on the basin's surface. Over the past decades, the rapid socio-economic development has increased the pressure on the prevailing water and land resources with various repercussions on the environment and society. Counteracting ecological degradation in the basin, large-scale conservation and restoration plans have been initiated to expand vegetation coverage on deteriorated land, simultaneously fostering rural sustainable agriculture production. In this context, we derived precise spatial thematic products from long-term satellite time-series about high-frequency temporal dynamics. This information, available in a consistent and repeatable fashion is rare and relevant for many regional and local stakeholders and must be monitored annually to capture the rapid rate of change. Such information serves as a valuable base for decision-making processes. In this study, we used all the archived Landsat images between 2000 and 2015 (4520 scenes) to computed annually the spatially continuous spectral-temporal and textual metrics based on dense Landsat time-series to derive annual maps showing the most prominent land-cover change types related to mining, agriculture, forestry, and urbanization in four sub-regions spread over the Yellow River Basin. These novel land cover/use products provide new insights into recent regional and local dynamics. For final classification, we employed random forest classifiers for each thematic focus-region, trained and tested based on a stable-pixels data set. The resulting maps achieved high accuracies and show afforestation on the Loess Plateau and urbanization as the most prominent drivers of land use/cover dynamics. Agricultural land remained stable, showing local small-scale dynamics. Our study highlights the great potential of using consistent spectral-temporal metrics derived from dense Landsat time-series data together with a stable pixels reference set, allowing for local and regional land surface dynamics mapping at high spatial resolution and the prediction of implications of future change for effective and sustainable basin management.     

基于土地利用变化的中国省域碳排放时空差异及碳补偿研究

选择中国30个省级行政区为研究单元,基于土地利用和能源消耗等数据,采用碳排放系数法,对2003~2016年中国土地利用碳源/汇进行计算,探究中国省域土地利用碳排放和碳吸收时空演变,并以碳盈亏时空分析为基础,通过生态补偿系数和经济贡献系数分析碳排放的差异性,以净碳排放量作为基准值进行碳补偿价值的研究。结果表明:① 研究期间碳排放总量和净碳排放量除在2015年出现小幅度下降现象,其余年度均呈现不断增加趋势;碳吸收总量呈现稳中有升的趋势。②土地利用碳吸收的主要载体是耕地和林地,碳汇资源空间差异明显,基本呈现西高东低的分布特征,多数省份在研究期内基本保持一致的碳吸收类型。③ 碳排放总量分布空间差异显著,且主要来自建设用地。④ 依据净碳排放量的区域差异,将其划分为高碳排放区、一般碳排放区、低碳排放区、碳汇区4种类型。⑤ 由于各省域碳补偿标准和净碳排放量的差异导致碳补偿价值区域差异明显。     

地方政府土地出让干预对区域工业碳排放影响的对比分析——以中国8大经济区为例

探讨不同区域地方政府干预对碳排放的影响差异,对于中国推进碳减排战略、协调区域经济社会发展具有重要意义。鉴于此,论文基于地方政府土地出让的视阈,以中国8大经济区为研究对象,有机耦合STIRPAT模型与CKC模型,构建形成STIRPAT拓展模型,并使用2007—2016年中国28个省(市、自治区)的工业面板数据,对比考察8大经济区政府土地出让干预对区域碳排放的影响差异。结果表明:不同经济区的地方政府土地出让干预对区域碳排放的影响存在显著差异。其中,同为CKC“倒N”型的北部沿海、南部沿海、长江中游经济区,其政府土地出让干预对区域碳排放的影响呈现出北部沿海经济区为负、南部沿海经济区为正、长江中游经济区无显著影响的差异效果;同为CKC“倒U”型的东北、西南和西北经济区,其政府土地出让干预对区域碳排放的影响,东北和西南经济区都显著为负,西北经济区未表现出显著影响;同为CKC“U”型的东部沿海和黄河中游经济区,其政府土地出让干预对碳排放也呈现出前者为负、后者为正的相反影响。研究结果可为制定碳减排差别化政策、协调区域可持续发展提供参考。     

陆地生态系统模拟研究中IBIS模型开发应用的回顾和展望

全球动态植被模型(DGVM)是研究生态系统复杂过程和全球变化的强有力工具。本文基于过去20多年全球已发表的文献,对得到广泛关注和应用的DGVM之一——集成生物圈模拟器(Integrated Biosphere Simulator,IBIS)的开发、改进、发展及应用进行了总结。IBIS是一个在全球变化等多领域中有着广泛应用的模型。自1996年诞生以来,IBIS在陆地生态系统的碳、氮、水循环,植被动态、陆气耦合、水域系统耦合和气候变化影响等多个方面取得了验证和应用。本文较为系统地阐述了IBIS模型在V2.5版本后的不同发展方向,主要针对IBIS模型在水文过程(蒸散、土壤水分、地下水、径流)、植被动态(植被功能型、土地覆盖变化)、植被生理过程(植被物候、光合作用、植被生长、碳分配)、土壤生物地球化学过程(土壤碳氮循环及反馈、温室气体排放等)以及包括土地利用变化、干扰与管理等人类活动过程等方面的改进与发展进行了全面的综述;在此基础上,对模型在生态系统生产力、碳水收支、水分利用效率、温室气体排放、自然干扰(干旱、火灾、虫害)和人类活动(土地利用变化、农业经营)等方面的应用,以及模型的技术性改进方面进行了回顾;最后对模型的前景和进一步发展提出了一些见解。     

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。     

Urban construction land demand prediction and spatial pattern simulation under carbon peak and neutrality goals: A case study of Guangzhou,China

Urban construction land has relatively high human activity and high carbon emissions. Research on urban construction land prediction under carbon peak and neutrality goals(hereafter “dual carbon” goals) is important for territorial spatial planning. This study analyzed quantitative relationships between carbon emissions and urban construction land, and then modified the construction land demand prediction model. Thereafter, an integrated model for urban construction land demand prediction and sp...     

1990-2014年泛长三角地区能源利用碳排放时空格局及影响因素

区域碳排放时空格局及其关键影响因素是近年来学者们关注的热点。本文以中国经济发达、经济关联密切、产业格局变化剧烈的泛长三角地区为案例,分析1990年以来典型年份碳排放的空间分异、时间演变,解析碳排放空间分异的关键影响因素。结果表明：①区域碳排放总量快速增长,总体格局稳中有变,核心区16个城市排放量占比大都超过50%。②以2005年为拐点,之前外围城市增长幅度较低,之后外围城市碳排放量快速增长;外围地区碳排放量占比从2005年的33%快速增加至2014年的47%,区域碳排放量的空间集聚度呈现先增后减的态势。③碳排放格局变化受多种因素影响,不同变量对碳排放的影响各异。其中,工业生产、城镇化建设及人口集聚仍是现阶段泛长三角地区最主要的碳排放来源;固定资产与外商投资对区域碳排放的作用呈增强趋势,但其作用强度较工业生产、城镇化建设、人口集聚要小。地区生产总值对碳排放影响存在倒U型关系,随着经济发展水平的提高,碳排放与经济发展呈现脱钩趋势。研究结果可为揭示经济发展格局变化的环境效应、制定节能减排政策提供参考。     

新疆碳排放影响因素分析与政策建议

气候变化和二氧化碳减排问题已引起全世界的关注.本文运用岭回归分析1995-2008 年新疆碳排放与人口、经济、技术间的关系,并进一步探讨了产业结构和主导产业对碳排放的影响,以寻找减排的技术路线和对策,推动区域低碳经济的发展.结果表明：①不合理的经济结构和人口增长对碳排放有显著的推动作用,技术进步虽在一定程度上缓解了碳排放,但影响甚微;②新疆过分依赖自然资源的经济增长方式和以第二产业为主的经济结构是导致温室气体排放量增加的主要原因;③研究期间,新疆的主导产业均为以石油天然气开采、石油化工、煤化工为主的重工业,但其在工业总产值的比重却有较大提升,导致对能源的消耗急剧增加.未来在全球化背景下,新疆应转变经济增长模式,加大生态保护力度,更多地依靠科技创新、技术进步和制度的改进,大力发展低碳产业.     

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.     

A disappearing biome? Reconsidering land-cover change in the Brazilian savanna

The Cerrado , the tropical savanna covering 22% of Brazil's territory, or approximately 1.783 million km², has suffered significant human impacts during the past three decades. This paper re-examines estimates of Cerrado vegetation change dynamics using high-resolution satellite remote sensing data from an area of interest extracted from eastern Mato Grosso State. This region has undergone a high degree of typical agricultural development since the early 1970s. Results indicate significant loss of original vegetation as well as high levels of regeneration, suggesting Cerrado vegetation may be more resilient to human impacts than catastrophic estimations suggest. The paper concludes with a critical review of Cerrado land-cover change studies and the implications of evidence for vegetation regeneration, land-cover dynamism and land-use intensification, paying particular attention to spatial scale and research methods. The discussion concludes that Cerrado land-cover change studied at a higher resolution and larger scales (smaller area) is required to represent more effectively the complexity of land conversion for better assessment of human impacts and environmental policy.     

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3.22×10^6 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7.55×10^6 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4.33×10^6 t,固碳能力表现出较明显的提高。     

新疆耕地变化对区域碳平衡的影响

基于“Bookkeeping”模型,对1975-2005 年期间新疆耕地变化对区域碳平衡的影响进行了分析。荒漠土地开垦和耕地转移是新疆耕地变化的两种主要方式,1975-2005 年这两种耕地变化方式使新疆碳储量增加了20.6 Tg C,其中土地开垦使区域碳储量增加了51.8 Tg C,而耕地转移则向大气排放了31.2 Tg C。在1975-1985 年期间,新疆耕地大规模转移,区域碳储量的变化趋势受耕地转移的影响较大;1985 年后随新疆土地开垦规模的增加,碳储量变化趋势主要受土地开垦影响。30 年间,新疆碳储量增加主要是由草地开垦为耕地引起,而耕地转移为草地是新疆碳储量减少的主要原因。新疆地区进行合理的水土开发活动有利于区域碳固定,且长期的耕作管理活动会进一步增强耕地的碳汇功能。     

安徽省会经济圈碳排放强度与生态补偿研究

通过对1997年和2007年碳排放强度分析,揭示安徽省会经济圈内各市县对碳排放的影响和区域差异,根据相关固碳价格计算省会经济圈市县的生态补偿标准。研究结果显示:(1)省会经济圈总体上为碳汇区,1997—2007年间碳排放总量增加1 049.9万t,年均增长14.4%,其中,合肥市碳排放量增长最大。(2)2007年经济圈内地均建设用地碳排放强度和地均碳排放强度分别增加为1997年的2.18,2.41倍。1997—2007年,省会经济圈内的碳排放量、地均碳排放强度和地均建设用地碳排放都呈现合肥市>巢湖市>六安市。(3)经济圈内各县市地均碳排放强度差异显著,建设用地平均碳排放强度以合肥市最高(784 t/hm2),其次是霍山县和金寨县,其他区域的建设用地平均碳排放强度相差不大。(4)2007年合肥市提供的生态补偿标准是12.8～105.1亿元,六安市和巢湖市得到的生态补偿标准范围分别为31.9～278.1,0.6～13.8亿元;各县市生态补偿差异也很大。     

近20 a中亚净初级生产力与实际蒸散发特征分析

中亚碳、水循环在气候变异和人为活动的影响下呈现新的时空特征。但由于观测数据稀缺,生态过程特殊,植被、土壤空间异质性强,中亚植被净初级生产力(NPP)、实际蒸散发(AET)的时空特征相关信息相对不足,且时效性不高。利用全球尺度的NPP、AET、土地覆被数据,气象站点与区域气候数据分析近20 a中亚地区NPP和AET的时空特征。结果表明：与1990年相比,2000年中亚地区农田NPP增幅小于自然植被,植被总固碳量增加了254.65 Tg C;近20 a中亚地区实际总蒸散量先增后降,农田对中亚水资源散失的贡献减小,自然植被的贡献增大,自然植被与农田面积变化决定中亚总蒸散量动态;北部农田区、东部山区及山前绿洲为NPP和AET的高值区,中西部荒漠为低值区。     

土地利用/土地覆被变化研究:寻求新的综合途径

土地利用/土地覆被变化是很复杂的现象,参与该项目的研究人员要避免“瞎子摸大象”那样的片面性,必须寻求新的综合研究途径。为此,不能简单地沿袭传统土地利用研究的思路和方法,需要不断提出新的研究论题;对土地利用变化驱动力必须有一种普遍的、综合的认识;需要将多个案例研究联结为一个可代表区域空间异质性的网络,需要作多空间尺度的研究,从而将地方尺度和区域尺度的土地覆被动态联系起来;需要发展新的研究方法,并将从农户调查到遥感数据的各种信息综合起来;尤其需要形成关于土地利用/土地覆被变化的综合科学理论框架     

珠三角地区建设用地扩张与经济、人口变化之间相互作用的时空演变特征分析（英文）

Since 1979,the Pearl River Delta(PRD) of China has experienced rapid socioeconomic development along with a fast expansion of construction area. Affected by both natural and human factors,a complex interdependency is found among the regional changes in construction area,GDP and population. A quantitative analysis of the four phases of the regional land use data extracted from remote sensing images and socioeconomic statistics spanning 1979 to 2009 demonstrates that the proportion of construction area in the PRD increased from 0.5% in 1979 to 10.8% in 2009,accompanied with a rapid loss of agricultural land. An increase of one million residents was associated with an increase of GDP of approximately 32 billion yuan before 2000 and approximately 162 billion yuan after 2000. Because the expansion of construction area has approached the limits of land resource in some cities of the PRD,a power function is found more suitable than a linear one in describing the relationship between GDP and construction area. Consequently,the Logistic model is shown to provide more accurate predictions of population growth than the Malthus model,particularly in some cities where a very large proportion of land resource has been urbanized,such as Shenzhen and Dongguan.     

基于遥感技术和GIS的小流域土地利用/覆被变化分析

根据贵州省平坝县克酬流域1973年MSS影像数据,1989、1995、2000年Landsat TM影像数据,利用RS和GIS信息获取技术、空间分析技术和数理统计方法,分析了该流域土地利用的数量变化和空间变化特征,明确了土地利用变化的主要类型和方向,并探讨了土地利用变化和地形因子的关系。结果显示,该流域土地利用以农田和灌草用地为主,1973~2000年林地和灌草地减少,农田、水域、村镇、交通用地增加,林地转化为灌草、灌草转化为农田及农田转化为村镇居民点和公路用地是研究区主要土地利用变化类型。研究区土地利用空间分布与海拔高程、坡度等地形因子有密切关系。1973~2000年农田、林地和灌草分布的海拔高程和坡度均呈增加趋势,这和上述土地利用类型间的转化规律相一致。     

中国北方未来50年土地利用变化模拟

1 IntroductionLand use m odelling is a useful tool to analyze the land use cause, process and result, torecognize the im pact of land use system change on ecological environm ent,and to support theland use planning and policy (IIA SA ,1998;Costanza etal.,…     

新疆孔雀河流域人工绿洲近40年土地利用/覆被变化

区域尺度土地利用/覆被变化（LUCC）时空特征及驱动力是研究大尺度变化乃至全球变化演变过程的基础,而干旱区LUCC对区域水文、生态影响尤为显著,是全球变化研究的重点之一。以新疆孔雀河流域上游作为研究区,基于1977-2015年6期Landsat数据,采用多规则人机交互目视解译的方法完成LUCC制图,并利用LUCC模型从数量变化、空间变化、土地利用集约程度变化等多方面分析了近40年来该区域LUCC特点及演变机制。结果表明：（1）研究区仅有耕地和建设用地面积增加,且增幅均在200%以上,其他土地类型面积则均有不同程度的减少;（2）耕地变化呈现出空间集聚现象,而建设用地的扩张则呈现空间连续性;（3）2000年前后自然植被经历小幅退化—恢复过程;（4）受西部大开发、塔里木河生态综合治理工程等多种因素影响,2000-2005年间,空间变化的综合动态度最高（2.76%）;（5）自然因素影响较小,人口增长和政策因素是主要驱动因子。