中国陆地生态系统植硅体碳汇潜力估算研究进展

植硅体封存有机碳作为长期稳定的碳汇机制之一,近年来在全球碳汇研究领域备受关注.分析植硅体在陆地生态系统植被-凋落物-土壤连续体的周转,计算其封存的有机碳含量,是进一步准确估算整个陆地生态系统植硅体碳封存潜力的基础,对陆地生态系统碳稳定固存和碳中和具有重要意义.通过全面回顾中国陆地生态系统植硅体碳封存潜力研究成果,系统论...     

1977-2012年乌审旗沙漠化演变景观格局分析

以鄂尔多斯市乌审旗为典型研究区,在分析该旗1977-2012年景观格局变化的基础上,刻画出其沙漠化的特征,为该地区可持续的土地利用提供参考。35年的乌审旗景观格局变化可分为两个阶段:1977-1987年,该阶段沙漠化扩展,但景观破碎化程度减轻;1987-2012年,沙漠化扩展的趋势得到了缓解,沙漠化开始逆转,但景观趋于破碎化。     

城市化过程对江苏省陆地生态系统服务的影响研究

利用2000年和2015年江苏省土地利用数据、气象数据、粮食产量数据、NDVI数据等，使用生态系统供给和调节服务评估模型评估了生态系统粮食供给功能、固碳服务及蓄水服务，定量评价了城市化过程对江苏省陆地生态系统服务的影响。结果显示耕地转换为建设用地是最主要的土地利用变化方式，自2000—2015年江苏省建筑面积增加3 693 km²。全省固碳总量由6.2×10⁷ tC增加到7.2×10⁷ tC,可能与全球气候变暖及CO₂浓度上升的施肥效应使得单位面积植被净第一生产力(NPP)增加有关。蓄水服务评价结果显示相比2000年，2015年江苏省平均径流深度增加比例约为15.34%,与人口聚集、建设用地扩展导致的蓄水能力降低有关。     

土地利用变化的碳排放机理及效应研究综述

就影响陆地生态系统碳储量的主要生态机制(CO2施肥效应、氮沉降增加、污染、全球气候变化、土地利用变化和土地管理),阐述了土地利用变化对陆地生态系统结构和功能产生的影响,以及对系统造成的碳储量变化.主要从土地利用变化和土地管理两方面对土地利用碳排放效应进行论述:森林砍伐后变为农田和草地,使生态系统中植被和土壤碳贮量大大降低;农田和草地弃耕恢复为森林,以及农田保护性管理措施的利用,能够使大气中的碳在植被和土壤中得到汇集;森林恢复过程中植被可以大量汇集大气中的碳,而由于农田耕种历史不同以及土壤空间异质性,导致土壤碳汇集速率差异极大;保护性农田管理措施(诸如免耕、合理的种植制度、化肥的施用等)可以影响土壤理化特性、作物根系生长以及残茬数量和质量、土壤微生物数量和活性,维持和提高土壤碳含量水平.土地利用碳排放核算主要从陆地生态系统的植被碳和土壤碳入手,综述了目前国内外的研究进展.     

石羊河流域土地利用变化对区域碳排放和碳吸收的影响

利用土地利用转移矩阵、RS、GIS技术,根据2006、2010、2015年3期遥感影像数据和统计年鉴数据,分析2006-2015年石羊河流域土地利用变化情况,借助碳存储和碳排放的估算方法对2006-2015年石羊河流域土地利用/土地覆盖变化的碳效应进行剖析,运用模糊线性规划法对研究区土地利用结构进行规划.结果表明:2006-2015年石羊河流域林地、建设用地和未利用地呈增加趋势,未利用地、建设用地增加明显,林地略有增加;草地、耕地和水域呈减少趋势,耕地和草地减少显著,大量转化为未利用地,弃耕和荒化现象明显;建设用地是最重要的碳源,林地、水域、耕地、草地是主要的碳汇,未利用地的碳收支密度较低,但面积较大,对区域净碳储量贡献较大;土地利用碳存储量大于碳排放量,存在碳吸收盈余现象,但是盈余的空间有缩小态势.在增汇减排目标的模糊线性规划情景下,石羊河流域林地、草地、耕地、水域面积增加,建设用地和未利用地减少.石羊河流域的碳存储增加了1.7331×10~9 kg,碳排放减少了4.898 4×10~9 kg,净碳存储量增加了6.631 5×10~9 kg,碳排放明显减少.规划方案增汇减排的效果明显,有效缓解陆地生态系统的碳排放,达到优化土地利用结构的目的.     

吉林省东辽县土地利用/覆被变化及其对碳储量影响

土地利用和土地覆被变化是影响陆地生态系统碳储量的重要驱动因素.东北地区对维护国家粮食安全和生态安全的战略地位至关重要,以东北地区重要商品粮基地之一的吉林省东辽县及所辖乡镇为研究区,分析县域及所辖乡镇土地利用/覆被变化特征及其对陆地生态系统碳储量的影响,为落实乡村振兴及美丽中国等重大战略提供科学支撑.利用1980—2018年土地利用/覆被变化数据,分析了东辽县及所辖乡镇土地利用/覆被变化特征,并根据政府间气候变化专门委员会(IPCC)提供的方法,核算其对陆地生态系统碳储量的影响.研究表明:1980—2018年东辽县耕地和草地面积分别减少4.5%和45.6%,林地、水域和建设用地扩张明显,面积分别增加5.1%、24.4%和32.3%;东辽县土地利用/覆被变化导致其陆地生态系统碳储量减少6.4×10~6t;对所辖的13个乡镇来说,辽河源镇是耕地和林地面积变化最为显著的乡镇,分别占乡镇耕地和林地变化总量的-37.6%和47.8%;而且安恕镇是东辽县唯一的碳储量增加的乡镇,县政府所在地的白泉镇是碳储量减少最多的乡镇.因此,采用保护性农田管理措施(如免耕、合理的种植制度等)、提升森林质量、退耕还草还林等是我国重要农耕县及其乡镇提高陆地生态系统碳储量的主要方式.     

气候驱动的中国陆地生态系统碳循环研究进展

近年来,碳循环问题日益成为全球变化与地球科学研究领域的前沿与热点问题,其中,陆地生态系统碳循环又是全球碳循环中最复杂、受人类活动影响最大的部分.本文主要对气候驱动的中国陆地生态系统碳循环研究进展做了综述,介绍了陆地生态系统中植被和土壤两个主要碳库以及陆地生态系统碳循环的基本过程,总结了陆地碳汇的形成机制、研究进展及气候变化对碳失汇的影响,提出了对陆地生态系统碳循环的研究应采用多尺度的研究方法,并简要叙述了中国陆地生态系统碳循环的研究展望.     

中国农田生态系统碳增汇/减排技术研究进展

从影响农田生态系统碳循环的主要因素出发，概括总结了我国有关的农田碳增汇／减排技术，提出了对农田碳增汇／减排技术进行效益评价的方法，指出了当前在该领域研究中存在的问题和不足，以及未来的发展趋势．     

全球气候变化中的滩涂湿地土壤有机碳研究

湿地生态系统的碳循环正在成为全球变化与陆地生态系统碳循环研究中的一大热点。湿地在稳定全球气候变化中占有重要地位,其重要性主要表现在湿地土壤是陆地上重要的有机碳库;土壤碳密度高;能够相对长期地储存碳,湿地是多种温室气体的源和汇。全球沿海湿地的分布面积大约为20．3万km^2,碳的积累速度为C（210±20）g／m^2·年,要远远高于泥炭湿地;并且沿海湿地大量存在的SO。。离子阻碍了甲烷的产生量,从而降低了甲烷的排放量。高的碳积累速率和低的甲烷排放量使沿海湿地对大气温室效应的抑制作用更加明显。盐城沿海滩涂芦苇沼泽地虽已列入世界重点湿地名录,但其有机碳循环及其分布特点尚未有资料报道。通过研究沿海滩涂湿地土壤有机碳储存变化及其空间分布规律,从微团聚体水平的有机碳转化与结合机制上研究土壤对有机碳的固定机制,对于了解湿地土壤有机碳的储存特点及其与陆地生态系统碳循环的关系,为评价和保护湿地生态系统提供依据具有重要的科学意义。     

基于情景的关中平原土地利用和生态系统服务预测及变化分析

结合气候情景和政策情景设置了16种未来情景,在2000年和2010年土地利用数据的基础上利用IDRISI软件中的LCM模块模拟了2050年关中平原地区的土地利用,并估算了2050年各情景的3种生态系统服务(固碳、保土和保水)。结果表明:全球气候变化对未来土地利用有显著影响,生态系统服务主要随着土地利用变化而变化。碳税政策的实施对林地影响较大,对土壤保持和固碳有积极作用,对产水有消极作用;人口政策实施对城镇用地影响较为显著,降低固碳与土壤保持能力,增加产水能力。固碳量和保土量总量高的情景中,产水量通常较低;而固碳量和产水量低的情景中,产水量通常较高。     

荒漠化逆转地区耕层土壤有机碳时空动态研究

以陕西省榆林市为例研究荒漠化逆转地区耕层土壤有机碳时空动态特征．研究表明近20年来耕层土壤有机碳质量分数、密度和储量分别增加了0．510g／kg，0.161kg／m^2，10．78Gg．这表明自然植被恢复、人工种草、退耕还草等土地利用／覆被变化措施能显著提高荒漠化地区土壤固碳能力．     

基于坡度视角的黄土高原退耕还林(草)工程碳汇效应分析

【目的】探究退耕还林(草)背景下黄土高原不同坡度退耕地的固碳效应及存在的差异,根据不同坡度碳储量的变化优化新一轮退耕还林工程。【方法】基于2000—2020年黄土高原固碳数据和2000—2015年土地利用数据,运用GIS空间分析法,分析了近20年黄土高原固碳量的时空变化,以及不同坡度退耕地的碳汇效应。【结果】2000—2020年黄土高原固碳量前期增幅较大,后期增幅较平缓,固碳量变化与森林覆盖面的走向基本一致,呈现南高北低的现象;2000—2015年黄土高原土地利用结构发生明显改变,耕地显著减少,林、草地覆盖率增长至56.42%,且各土地利用类型单位面积固碳量呈增加态势,林地单位面积上固碳量最多;此外,坡度15°～25°林地单位面积上固碳量最大,约716.93 g/m²,8°～15°草地的单位面积固碳量最大,约748.65 g/m²。【结论】黄土高原退耕还林还草工程带来了巨大的碳汇效应,不同坡度林、草地的固碳能力存在明显差异,缓坡度地带草地固碳能力最强,中高坡度地带林地固碳能力最强。     

2001-2014年乌审旗生态系统服务变化分析

生态系统服务是指生态系统形成和所维持的人类赖以生存和发展的环境条件与效用。选择内蒙古典型草原地带沙地区乌审旗为研究区,选取反映生态系统供给、调节和支持服务的牲畜头数、粮食产量、水源涵养、土壤保持和净初级生产力5个服务指标,使用InVEST模型和多种模型,测算该地区2001-2014年生态系统服务的时空变化特征。研究发现:除水源涵养服务减少外,乌审旗生态系统服务从2001-2014年呈增加趋势;且不同生态系统服务指标间存在着不同权衡与协同的关系,净初级生产力服务与土壤保持服务和水源涵养服务间分别存在着协同与权衡的关系,供给服务和净初级生产力之间存在着条件权衡关系。     

长沙市土地利用变化的碳排放效应及时空差异性

运用相关统计方法测算并分析了长沙市不同土地利用方式的碳排放效应及时空差异.研究结果表明,2001-2012年,长沙市净碳排放量呈上升趋势,年均增加66.51万t,各区县净碳排放量的空间差异比较明显,单位GDP碳排放强度呈下降趋势.该结果反映了长沙市建设用地和耕地是主要的碳源,针对长沙市的市情提出了关于长沙市土地利用增汇减碳的对策.     

基于CNKI数据库对中国土地利用方式变化影响土壤有机碳趋势研究的文献计量分析

众多学者研究发现人类活动深刻影响着土壤有机碳的含量和组成,揭示了不同地区土地利用方式变化对土壤有机碳的影响机制.为了从整体把握该领域研究动态和发展趋势,该文利用CiteSpace可视化软件对该领域2002—2021年的234篇文献进行计量分析.结果表明：2002—2021年,土地利用变化对土壤有机碳的影响领域经历了三个研究阶段,先是文献量逐年缓慢增加的起步阶段(2002—2007年),再是快速增加的上升阶段(2008—2011年),而后是趋于平缓的稳定发展阶段(2012—至今);核心作者吴金水、吴建国、江长胜等人发文量较大,逐渐形成了三支稳定的研究团队;突变关键词表明研究热点主要集中在湿地土壤、有机碳组分等方面.总结现有的研究成果可以发现林地、耕地两类土地利用类型的土壤有机碳含量研究较为成熟,湿地土壤有机碳及其微观层面的有机碳组成和化学结构将成为今后的研究趋势.     

基于森林资源清查数据的林地利用效率变化研究

【目的】定量分析我国重要林区林地利用效率变化差异及对其生态经济的影响,为制定森林资源管理措施提供参考。【方法】从森林资源变动角度,结合森林面积、蓄积量、生物量和碳储量等4个属性,利用1989—2018年森林资源清查数据,从林区和省级两个尺度上量化分析我国南方林区和西南林区的林地利用效率变化。【结果】研究期间,南方林区碳储量增加1.17 Pg,森林面积、蓄积密度、生物量转换比和碳储量的年变化率分别为1.91%、2.07%、0.40%和4.38%;西南林区碳储量增加0.95 Pg,森林面积、蓄积密度、生物量转换比和碳储量的年变化率分别为1.79%、0.07%、-0.05%和1.81%。各省(市、区)森林蓄积量均增加,其中上海、江苏、贵州和西藏林区面积相对贡献最高,而福建和海南林区面积及蓄积密度(即单位面积蓄积)增长速度不均衡将影响后期发展,云南和西藏蓄积密度下降导致蓄积量增长缓慢。各省森林均发挥碳汇作用,南方林区固碳能力优势突出,上海和江苏最为显著,西南林区三省(自治区)林区碳汇均处于缓慢发展水平。【结论】为提高林地利用效率,西南林区应继续提升退耕还林力度,提高补偿标准和年限;对于林龄结构不合理的天然林,应进行可持续经营管理,人为促进更新过熟林以提高其更新能力。南方林区应积极发展造林再造林项目和重点地区速生林工程,发挥人工林生长迅速、在较长时间内维持碳汇能力稳定上升的优势。     

基于GIS的土地利用及碳汇量时空动态研究——以奇台县为例

为探讨奇台县土地利用、碳汇量及碳汇价值动态特征,利用遥感影像解译得到1980年-2007年土地利用矢量图,选择类型和景观水平景观指数进行景观格局动态分析,引入碳汇量与碳汇价值模型,对奇台县27年来碳汇量及碳汇价值进行测评.结果表明：27年期间该区土地利用和景观格局发生显著变化.其中建设用地逐年增加,耕地、林地、草地先增加后减少,水域和未利用地先减少后增加.该区生态系统的碳汇量和碳汇价值,分别由1980年的84 483 071 t和8 870 722.46万元上升为2007年的84585 294t和8 881 455.87万元.说明土地利用动态变化使生态系统碳汇量和碳汇价值增加,合理的土地利用方式能够改善生态环境,促进资源环境与经济可持续发展.     

重点生态功能区净碳汇时空格局研究

重点生态功能区是我国生态固碳的主要区域，在“双碳”目标下研究区域净碳汇时空格局具有重要意义。本研究基于县域空间单元，利用土地利用数据和中国碳核算数据库，对重点生态功能区选取的751个区县的碳汇、碳排放以及净碳汇的时空格局进行了分析，主要得出以下结论：（1）重点生态功能区碳汇量占比超过全国一半以上，在我国生态固碳中的地位显著而突出，且区域碳汇量表现出明显的集聚特征，东北森林带、藏西北、藏东南等地年固碳水平较高，而东南部沿海、黄土高原、华北平原等地固碳水平较低。（2）2000年以来重点生态功能区碳排放量在内蒙古、黄土高原、新疆部分地区以及中东部沿海城市群集聚，排放量也呈现增加的趋势。（3）重点生态功能区碳收支平衡压力相对最小，大兴安岭地区和青藏高原为明显的连片净碳汇区，然而大部分三北地带净碳汇为负值。在双碳目标下，一方面需要强化排放侧管理，另一方面需要加强生态固碳能力建设。     

三峡库区土地利用/覆被变化对碳储量的影响

【目的】土地利用/覆被变化通过改变陆地植被覆盖度对生态系统产生影响,笔者估算1990—2015年三峡库区不同土地利用类型碳储量的变化,及时有效地评估土地利用变化与区域生态系统碳储量的关系,了解三峡库区生态系统碳储量对土地利用变化的响应,为区域碳循环研究提供参考。【方法】以1990年、2000年、2015年Landsat影像获取三峡库区土地利用/覆被变化数据,应用InVEST模型定量分析了土地利用/覆被变化对三峡库区生态系统碳储量的影响。【结果】1990—2015年三峡库区土地利用格局和各类土地面积发生了明显变化,林地、水域、建设用地和未利用地面积均不断增加,而耕地和草地面积减少; 1990—2015年三峡库区生态系统碳储量呈持续增加趋势,净增加量为90.43 Tg,增加率为24.47%,年增加率为0.98%; 三峡库区生态系统碳储量空间分布不均,呈现出东高西低、南高北低的趋势; 耕地转化为林地是库区生态系统碳储量增加的主要原因,碳损失途径主要源于林地开垦为耕地、其他土地利用类型转为水域和建设用地。【结论】三峡库区土地利用类型变化导致生态系统碳储量时空分布格局发生了相应变化,生态系统碳储量随林地面积的增加而增加。因此,在保障耕地安全的前提下,加大三峡库区退耕还林力度,加强三峡库区林地保护,有助于增加库区碳汇潜力并改善库区生态环境。