基于碳密度修正的甘肅省土地利用變化對(duì)碳儲(chǔ)量的影響

任璽錦, 裴婷婷, 陳英, 謝保鵬, 程?hào)|林

基于碳密度修正的甘肅省土地利用變化對(duì)碳儲(chǔ)量的影響

任璽錦, 裴婷婷, 陳英*, 謝保鵬, 程?hào)|林

甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)管理學(xué)院, 蘭州 730070

研究甘肅省土地利用變化對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的影響, 以期為甘肅省生態(tài)文明建設(shè)提供一定理論參考。因此，基于遙感數(shù)據(jù), 通過(guò)修正全國(guó)碳密度得到甘肅省碳密度, 應(yīng)用修正的碳密度輸入InVEST模型對(duì)1990—2015年甘肅省碳儲(chǔ)量進(jìn)行估算, 分析土地利用變化對(duì)碳儲(chǔ)量的影響。研究結(jié)果表明: 1)1990—2015年, 甘肅省建設(shè)用地面積增加1268 km2, 增幅為38.09%; 未利用地面積共減少1850 km2, 減幅為1.08%。約有1.71%的土地發(fā)生了轉(zhuǎn)移, 其中耕地和草地、建設(shè)用地、未利用地之間的轉(zhuǎn)化是甘肅省土地利用變化的主要特征。2)甘肅省碳儲(chǔ)量總體呈上升趨勢(shì)。因土地利用類型轉(zhuǎn)化引起碳儲(chǔ)量?jī)粼黾?51.46萬(wàn)t, 其中植被碳儲(chǔ)量和土壤碳儲(chǔ)量分別增加89.06 萬(wàn)t和162.40 萬(wàn)t。3)未利用地向耕地、草地和林地轉(zhuǎn)化是碳儲(chǔ)量增加的主要原因, 而耕地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)化是造成碳儲(chǔ)量減少的重要因素。4)優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu), 提高林地面積規(guī)模, 控制建設(shè)用地增速, 能夠?qū)﹃懙厣鷳B(tài)系統(tǒng)碳積蓄產(chǎn)生積極的效果。

土地利用變化; 碳儲(chǔ)量; InVEST模型; 碳密度修正; 甘肅省

0 前言

土地利用覆蓋變化是全球氣候變化的重要驅(qū)動(dòng)力, 對(duì)生態(tài)服務(wù)系統(tǒng)功能產(chǎn)生重要的影響[1]。近50年, 由于人類活動(dòng)所導(dǎo)致的溫室效應(yīng)使得全球氣溫上升, 威脅人類生存發(fā)展[2]。因此, 減少溫室氣體排放已經(jīng)成為全人類面臨最嚴(yán)峻的環(huán)境變化問(wèn)題。陸地生態(tài)系統(tǒng)作為大氣中CO2重要的源和匯, 在維持全球碳循環(huán)和全球氣候變化中起著極其重要的作用[3]。土地利用變化是驅(qū)動(dòng)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過(guò)程的重要因素, 不同土地利用類型的固碳能力存在差異, 因此, 土地利用類型的變化對(duì)碳儲(chǔ)量的變化有較大的影響[4]。

目前學(xué)者們就土地利用變化對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的影響進(jìn)行了大量研究。陳耀亮等探討了1975—2005年中亞土地利用變化對(duì)植被碳儲(chǔ)量的影響[5]。王淵剛等在近50年瑪納斯河流域土地利用變化對(duì)碳儲(chǔ)量影響的研究中發(fā)現(xiàn), 因土地利用類型的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)換后不同地類碳密度的差異, 將會(huì)引起碳儲(chǔ)量變化[6]。呂欣怡、韓晉榕等通過(guò)InVEST模型對(duì)不同土地利用變化情景下引起的碳儲(chǔ)量變化進(jìn)行了測(cè)算[7–8]。郭曉敏等人研究了揚(yáng)子江城市群土地利用時(shí)空變化及對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的影響[9]。然而, 甘肅省在該方面的研究主要側(cè)重小尺度的森林、土壤等典型陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量研究, 利用大尺度的LUCC遙感數(shù)據(jù)分析土地利用類型的轉(zhuǎn)化對(duì)碳儲(chǔ)量的影響較少[10–11], 且隨著甘肅省經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展, 城市化進(jìn)程不斷加快, 土地利用變化也會(huì)發(fā)生顯著變化, 而甘肅省作為我國(guó)的生態(tài)屏障, 其生態(tài)環(huán)境質(zhì)量事關(guān)整個(gè)民族的生存質(zhì)量和發(fā)展空間, 其土地利用方式對(duì)于維護(hù)生態(tài)平衡和地區(qū)可持續(xù)發(fā)展尤為重要。因此, 本文將通過(guò)修正全國(guó)碳密度, 獲得甘肅省碳密度, 利用InVEST模型分析1990—2015年甘肅省土地利用變化對(duì)碳儲(chǔ)量的影響, 以期為甘肅省生態(tài)文明建設(shè)和引導(dǎo)城市低碳發(fā)展提供一定的科學(xué)依據(jù)和理論支撐。

1 研究區(qū)與數(shù)據(jù)

1.1 研究區(qū)域

甘肅省位于32°31′N—42°57′N, 92°13′E—108° 46′E, 地處黃土高原、青藏高原和內(nèi)蒙古高原三大高原的交匯地帶, 地形破碎, 地貌類型齊全, 氣候復(fù)雜多樣。年均溫為0—15℃, 年平均降水量在40—750 mm之間, 降水空間分布差異顯著, 干旱、半干旱區(qū)達(dá)到總面積的75%。截止2017年, 全省土地總面積為42.58萬(wàn)km2, 土地開發(fā)利用面積為27.71萬(wàn)km2, 土地利用率僅為65.07%?；哪恋孛娣e為19.50萬(wàn)km2, 占全省土地總面積的45.79% (甘肅省第五次荒漠化和沙化監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì))。全省森林覆蓋率11.28%, 其中天然林是甘肅省碳儲(chǔ)量的主要來(lái)源, 其類型主要包括櫟類、闊葉混交林、冷杉林和云杉林[12]。有機(jī)碳儲(chǔ)量占前5位的土壤類型為亞高山草甸土、高山草甸土、褐土、灰褐土, 亞高山草原土[13]。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究包括的基本數(shù)據(jù)有: 甘肅省(市級(jí))行政邊界數(shù)據(jù)來(lái)自資源環(huán)境數(shù)據(jù)云平臺(tái)(http://www. resdc.cn); 30m DEM 數(shù)據(jù)來(lái)自美國(guó)地質(zhì)勘探局網(wǎng)站(https://earthexplorer.usgs.gov); 1990年、1995年、2000年、2005年、2010年和2015年六期的LUCC遙感影像數(shù)據(jù)來(lái)源于資源環(huán)境數(shù)據(jù)云平臺(tái), 空間分辨率為1km。利用ArcGIS 10.2 軟件平臺(tái)將甘肅省24個(gè)二級(jí)地類合并為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地6個(gè)大類。碳密度通過(guò)查閱文獻(xiàn), 并根據(jù)甘肅省氣候條件, 對(duì)甘肅省碳密度進(jìn)行修正, 得到甘肅省各土地利用類型的碳密度。

2 研究方法

2.1 計(jì)算模型

InVEST模型是由美國(guó)斯坦福大學(xué)、大自然保護(hù)協(xié)會(huì)(TNC)與世界自然基金會(huì)(WWF)聯(lián)合開發(fā)的能夠直觀、可視化表達(dá)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值的一種工具。通過(guò)模擬不同土地覆被情景下生態(tài)服務(wù)系統(tǒng)物質(zhì)量和價(jià)值量的變化, 為決策者權(quán)衡人類活動(dòng)的效益和影響提供科學(xué)依據(jù)。它主要包括淡水生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估、海洋生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估和陸地生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估三大生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估模塊, 其中陸地生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估模塊包括生物多樣性、碳儲(chǔ)量、農(nóng)作物授粉和木材產(chǎn)量四個(gè)子模塊[14]。

圖1 甘肅省地理位置區(qū)位圖

Figure 1 Location map of Gansu Province

2.2 碳儲(chǔ)量計(jì)算

2.2.1 碳儲(chǔ)量計(jì)算公式

碳儲(chǔ)量通過(guò)InVEST模型中的碳模塊來(lái)測(cè)算, 具體計(jì)算公式為:

式中, C為總碳儲(chǔ)量, C為地上碳儲(chǔ)量, C為地下碳儲(chǔ)量, C為土壤碳儲(chǔ)量, C為死亡有機(jī)物碳儲(chǔ)量。

全國(guó)水平下和西部干旱區(qū)水平下不同地類對(duì)應(yīng)的碳密度數(shù)據(jù)通過(guò)文獻(xiàn)[15—21]獲得(表1)。本研究碳儲(chǔ)量主要計(jì)算各種用地類型地上植被、地下植被和土壤碳密度值, 死亡有機(jī)物碳儲(chǔ)量由于在碳庫(kù)中所占比重較小, 故在本研究中不予考慮。

2.2.2 碳密度的修正

碳密度修正公式的選擇以通用程度高且氣候條件較相似為原則, 對(duì)全國(guó)水平下的碳密度進(jìn)行修正。年降水量與生物量和土壤碳密度的關(guān)系采用Alam研究中的公式(公式2, 公式3)[22]; 年均溫與生物量碳密度的關(guān)系借鑒Giardina、陳光水等人研究中的公式(公式4)[23—25]。而氣溫與土壤碳密度的相關(guān)性明顯低于降水, 因此本文僅考慮降水量對(duì)土壤碳密度的影響[26]。

式中: C為根據(jù)年降水量得到的土壤碳密度(kg·m-2), C、C分別是根據(jù)年降水量和年均溫得到的生物量碳密度(kg·m-2), MAP是年均降水量(mm), MAT是年均氣溫(℃)。

表1 生物量碳密度和土壤碳密度(kg·m–2)

將甘肅省和全國(guó)的年均溫值和年均降水量值(全國(guó)和甘肅省年均溫、年均降水量的值分別確定為9 ℃/6.3 ℃和628 mm/340.8 mm)帶入上述公式, 二者之比(公式5－6)即為甘肅省碳密度修正系數(shù)。

式中:、分別為生物量碳密度的降水因子和氣溫因子修正系數(shù),＇和〞分別是甘肅省和全國(guó)的碳密度數(shù)據(jù);、分別為生物量碳密度修正系數(shù)和土壤碳密度修正系數(shù)。將碳密度修正系數(shù)與全國(guó)碳密度數(shù)值相乘即是甘肅省碳密度數(shù)據(jù)(表2)。

2.2.3 土地利用變化引起的碳儲(chǔ)量計(jì)算

利用ArcGIS 10.2 軟件中的Raster Calculator工具, 對(duì)1990年和2015年的土地利用變化數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算, 可得到研究區(qū)1990—2015年土地轉(zhuǎn)移矩陣(表4)。土地利用變化引起的碳儲(chǔ)量變化則等于各轉(zhuǎn)化地類的植被、土壤碳密度的變化值乘以土地轉(zhuǎn)移矩陣面積, 公式如下[9]:

式中:為碳儲(chǔ)量總變化量,, 為第種土地類型轉(zhuǎn)移為第種土地類型的面積(km2); ?為第種土地類型轉(zhuǎn)移為第種土地類型的碳密度變化(kg·m-2); 106為單位之間的轉(zhuǎn)換;=1, 2, 3, 4, 5, 6;=1, 2, 3, 4, 5, 6, 按數(shù)字排序依次為耕地、林地、草地、建設(shè)用地、水域和未利用地。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用變化

3.1.1 土地利用類型面積變化分析

總體來(lái)說(shuō), 1990－2015年甘肅省各地類面積變化主要表現(xiàn)為耕地、建設(shè)用地面積大量增加; 未利用地面積大量減少; 林地和水域面積少量增加以及草地面積的少量減少。其中, 耕地面積增加534 km2, 增加幅度為0.82%; 未利用地面積大量減少, 共減少1850 km2, 減少幅度是1.08%; 水域面積增加91 km2, 增加幅度為2.74%, 林地面積增加149 km2, 增加幅度為0.39%; 草地面積減少192 km2, 減少幅度是0.13%。建設(shè)用地在全省總面積中占比較小, 但發(fā)生了較為明顯的面積變化, 1990年面積為3329 km2, 2015年面積為4597 km2, 凈增加1268 km2, 增加幅度為38.09%(圖2)。

具體來(lái)說(shuō), 25a間, 耕地面積呈現(xiàn)先增后減趨勢(shì), 主要表現(xiàn)為1990－2005年耕地面積增加, 2005－2015年耕地面積減少。其中耕地面積增加幅度最大的為1990－1995年, 增加了479 km2, 增長(zhǎng)幅度為0.74%; 耕地面積減少幅度最大的為2010－2015年, 減少了127 km2, 減少幅度為0.19%。林地面積呈現(xiàn)先減后增再減趨勢(shì), 面積增減基本相抵。其中1990－1995年林地面積減少幅度最大, 為1.13%, 減少量達(dá)到430 km2; 2000－2005年林地面積增加幅度最大, 為1.15%, 增加量達(dá)到435 km2。草地面積波動(dòng)減少, 其中面積減少幅度最大的為1995－2000年, 減少了354 km2, 減少幅度為0.25%, 增加幅度最大的為2005－2010年, 增加了255 km2, 增加幅度為0.18%。水域面積呈現(xiàn)先減后增趨勢(shì), 1990－2015年水域面積共增加了93 km2, 其中2010－2015年面積增加幅度最大, 為2.80%, 增加了95 km2。建設(shè)用地面積呈現(xiàn)持續(xù)增加趨勢(shì), 由1990年的3329 km2增加至2015年的4597 km2, 增加量為1268 km2, 其中2010－2015年增加幅度最大, 為22.23%。未利用地面積呈現(xiàn)持續(xù)減少趨勢(shì), 1990－2015年共減少1850 km2, 其中2000－2005年減少幅度最大, 為0.48%(表3)。

表2 甘肅省碳密度(kg·m–2)

圖2 1990－2015年甘肅省各地類面積變化量圖

Figure 2 The variation of land area of different types from 1990 to 2015 in Gansu Province

3.1.2 土地利用類型轉(zhuǎn)移分析

表4顯示了1990－2015年間甘肅省土地利用轉(zhuǎn)移情況。甘肅省約有1.71%的土地發(fā)生了轉(zhuǎn)移。建設(shè)用地是主要的轉(zhuǎn)入者, 凈轉(zhuǎn)入量為1268 km2, 這期間主要接受了耕地、草地和未利用地的大量轉(zhuǎn)入, 面積增長(zhǎng)較快; 而未利用地面積較大, 是主要的轉(zhuǎn)出者, 主要轉(zhuǎn)為耕地和草地, 轉(zhuǎn)出面積相對(duì)較大。研究期內(nèi), 主要轉(zhuǎn)移類型包括: 一是草地為耕地的主要轉(zhuǎn)入者, 草地轉(zhuǎn)為耕地的面積為1230 km2, 占各地類轉(zhuǎn)入耕地面積的46.03%。二是耕地為建設(shè)用地的主要轉(zhuǎn)入者, 耕地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地的面積為755 km2,占各地類轉(zhuǎn)入建設(shè)用地面積的58.67%。三是未利用地主要轉(zhuǎn)出為耕地, 未利用地轉(zhuǎn)為耕地的面積為1271 km2, 占未利用地轉(zhuǎn)出各地類面積的56.61%。

綜上可知, 耕地與草地、建設(shè)用地、未利用地之間的轉(zhuǎn)化是甘肅省土地利用變化的主要特征。圖3顯示了1990－2015年甘肅省3種主要轉(zhuǎn)化地類的空間分布, 耕地、草地和未利用地的轉(zhuǎn)出總面積占轉(zhuǎn)移地類總面積的89.31%。其中, 未利用地轉(zhuǎn)出是河西地區(qū)土地轉(zhuǎn)移的主體, 主要包括酒泉市、嘉峪關(guān)市、張掖市、金昌市和武威市, 其中金昌市和武威市未利用地轉(zhuǎn)移分布較為集中。耕地轉(zhuǎn)出主要分布于甘肅中東部, 其中蘭州市耕地轉(zhuǎn)移圖斑分布較為集中, 定西市、平?jīng)鍪泻吞焖幸孕D斑的形式零星分布。草地的轉(zhuǎn)出以小圖斑的形式零星分布于全省, 其中張掖市中部、慶陽(yáng)市北部、隴南市西南部和甘南藏族自治州北部分布數(shù)量相對(duì)較多。

表3 甘肅省典型年份間土地利用面積變化

圖3 1995－2015年甘肅省主要土地類型轉(zhuǎn)出空間分布圖

Figure 3 Spatial distribution of major transferred land types from 1995 to 2015 in Gansu Province

3.2 碳儲(chǔ)量變化分析

3.2.1 不同時(shí)期總碳儲(chǔ)量變化

經(jīng)InVEST模型計(jì)算得到甘肅省典型年份碳儲(chǔ)量值及變化趨勢(shì), 如圖4所示。25a間, 甘肅省碳儲(chǔ)量波動(dòng)上升, 固碳量?jī)粼黾?53.30 萬(wàn)t。1995年和2015年, 固碳潛力呈下降趨勢(shì), 碳儲(chǔ)量分別減少289.09 萬(wàn)t和580.96 萬(wàn)t; 1995－2000年、2000－2005年和2005－2010年三個(gè)階段固碳潛力明顯上升, 其中2000－2005年碳儲(chǔ)量增加最多, 累計(jì)固碳量為546.70 萬(wàn)t。2005年后固碳速率上升緩慢, 在2010年碳儲(chǔ)量達(dá)到研究期內(nèi)最大值。

3.2.2 土地利用變化引起的碳儲(chǔ)量變化

根據(jù)1990－2015年甘肅省土地利用轉(zhuǎn)移矩陣及各地類的植被碳密度和土壤碳密度測(cè)算土地利用變化對(duì)碳儲(chǔ)量變化的影響。結(jié)果如表5所示: 1990－2015年研究區(qū)土地利用變化導(dǎo)致碳儲(chǔ)量總量增加251.46 萬(wàn)t, 其中植被碳儲(chǔ)量總量增加89.06 萬(wàn)t, 土壤碳儲(chǔ)量總量增加162.40 萬(wàn)t。耕地、林地和草地轉(zhuǎn)出類型使得碳儲(chǔ)量大量減少, 共計(jì)減少1338.7 萬(wàn)t, 耕地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地導(dǎo)致碳儲(chǔ)量總量減少807.85萬(wàn)t, 占整個(gè)區(qū)域碳儲(chǔ)量減少總量的60.35%。水域、建設(shè)用地和未利用地轉(zhuǎn)出類型使碳儲(chǔ)量總量分別增加89.52 萬(wàn)t、15.11 萬(wàn)t和1485.52 萬(wàn)t。其中耕地、林地和草地3類生態(tài)用地轉(zhuǎn)為水域、建設(shè)用地和未利用地使植被碳儲(chǔ)量和土壤碳儲(chǔ)量均發(fā)生了減少, 不利于碳匯的形成。草地－耕地和水域－未利用地的土地轉(zhuǎn)換類型使土壤碳儲(chǔ)量增加而造成植被碳儲(chǔ)量減少; 耕地－草地和未利用地－水域的土地轉(zhuǎn)移類型使得植被碳儲(chǔ)量增加而造成土壤碳儲(chǔ)量發(fā)生減少; 其他土地轉(zhuǎn)移類型, 如耕地－林地、草地－林地、水域－耕地及建設(shè)用地－林地等土地轉(zhuǎn)移類型使得植被碳儲(chǔ)量和土壤碳儲(chǔ)量均增加。

圖4 甘肅省典型年份碳儲(chǔ)量總量及變化趨勢(shì)

Figure 4 Total carbon storage and change trends among typical years in Gansu Province

表5 1990－2015年甘肅省各土地利用類型轉(zhuǎn)化下的碳儲(chǔ)量變化

4 討論

深入探究甘肅省土地利用變化對(duì)陸地碳儲(chǔ)量的影響, 對(duì)于甘肅省探索未來(lái)低碳發(fā)展有重要意義。本文的土地利用方面數(shù)據(jù)來(lái)源于資源環(huán)境數(shù)據(jù)云平臺(tái)1km LUCC遙感影像數(shù)據(jù), 分類依據(jù)為中國(guó)科學(xué)院土地利用遙感監(jiān)督分類系統(tǒng), 將土地利用類型分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地六類, 應(yīng)該能夠科學(xué)準(zhǔn)確地反映出1990－2015年甘肅省土地利用變化和轉(zhuǎn)移情況。修正后的草地生物量碳密度和耕地土壤碳密度分別與沈?；ǖ萚27]研究中的甘肅省草地平均碳密度(地上碳密度為0.13 kg·m-2, )和張梅等[19]研究中的中國(guó)西北地區(qū)耕地土壤碳密度(8.25 kg·m-2)更接近, 說(shuō)明本文修正后的碳密度值更能代表研究區(qū)的平均碳密度情況。

土地利用變化對(duì)碳儲(chǔ)量具有重要影響[28]。一方面, 土地利用類型的轉(zhuǎn)化使各地類碳密度發(fā)生變化, 從而影響碳儲(chǔ)量的變化。一般來(lái)說(shuō), 當(dāng)碳密度低的土地類型向碳密度高的土地類型轉(zhuǎn)化時(shí), 將會(huì)導(dǎo)致碳儲(chǔ)量增加; 反之, 則會(huì)造成碳儲(chǔ)量減少, 這與劉淑琴[29]等人研究結(jié)果一致。同時(shí), 研究發(fā)現(xiàn), 林地對(duì)于陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量具有很大的影響, 林地轉(zhuǎn)換為其他地類, 植被和土壤碳儲(chǔ)量都會(huì)減少, 其他地類轉(zhuǎn)換為林地, 植被和土壤碳儲(chǔ)量都會(huì)增加, 說(shuō)明林地具有較高的碳密度, 可以有效增加碳匯水平[30]。另一方面, 各地類土地面積的變化也會(huì)引起陸地生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量變化。2000－2010年甘肅省林地和草地面積增加的同時(shí)碳儲(chǔ)量也在增加。這是可能是因?yàn)楦拭C省的退耕還林還草政策, 鼓勵(lì)對(duì)坡耕地實(shí)施停止耕種, 改為植樹種草, 恢復(fù)植被, 使得林地和草地面積得到快速擴(kuò)張, 碳儲(chǔ)量隨之增加。但由于各地類碳密度的地面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)缺失, 將會(huì)對(duì)研究結(jié)果的準(zhǔn)確性造成一定的影響, 這是本研究的一大不足。今后的研究需要長(zhǎng)期觀察和大規(guī)模實(shí)驗(yàn)以收集準(zhǔn)確的數(shù)據(jù), 采用空間分辨率更高的LUCC遙感數(shù)據(jù), 獲得更可靠的LUCC碳儲(chǔ)量計(jì)算結(jié)果。

5 結(jié)論

1990—2015年甘肅省土地利用類型變化中, 建設(shè)用地和未利用地面積變化數(shù)量最大。約有1.71%的土地發(fā)生轉(zhuǎn)移, 耕地與草地、建設(shè)用地和未利用地之間的轉(zhuǎn)化較為顯著, 未利用地為主要的轉(zhuǎn)出者, 建設(shè)用地為主要的轉(zhuǎn)入者。在此期間, 甘肅省碳儲(chǔ)量的增減與不同土地類型間的相互轉(zhuǎn)化密切相關(guān)。由于土地類型轉(zhuǎn)化, 引起碳儲(chǔ)量的增加值大于其減少值, 其中未利用地向耕地、草地和林地轉(zhuǎn)化是碳儲(chǔ)量增加的主要原因, 占碳儲(chǔ)量增加總量的69.25%; 耕地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地是導(dǎo)致碳儲(chǔ)量減少的重要因素, 占碳儲(chǔ)量減少總量的60.35%。總體上, 1990－2015年甘肅省碳儲(chǔ)量呈現(xiàn)增加趨勢(shì)(共計(jì)凈增加251.46 萬(wàn)t, 其中植被碳儲(chǔ)量總量增加89.06 萬(wàn)t, 土壤碳儲(chǔ)量總量增加162.40 萬(wàn)t), 這說(shuō)明甘肅省土地利用方式在向著儲(chǔ)碳能力較高的模式轉(zhuǎn)化, 一定程度上反映了近些年甘肅省在生態(tài)文明建設(shè)方面取得的成果。

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Impact of land use change on carbon storage in Gansu Province based on carbon density correction

Ren Xijin, Pei Tingting, Chen Ying*, Xie Baopeng, Cheng Donglin

College of Management, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China

Researching the impact of land use change in Gansu province on the carbon storage of terrestrial ecosystem is the aiming for this paper, which would provide some theoretical references for the construction of ecological civilization in Gansu province. Based on the remote sensing data, obtaining the carbon density of Gansu province by revising the national carbon density, the revised carbon density is inputted into the InVEST model in order to estimate the carbon storage of Gansu province from 1990 to 2015 and analyze the impact of land use change on the carbon storage. The results are as follows. Firstly, the build-up land area in Gansu province had a dramatic increase of1268 km2with growth rates of 38.09%, while the unused land area shrank by 1850 km2, a decreased ratesof 1.08%. In all, 1.71% of the land was transferred, and the dominant conversion mainly occurred among cropland and grassland, build-up land, and unused land in Gansu province. Secondly, carbon storage in Gansu province was generally on the rise. Due to the conversion of land use types, the net increase of carbon storage was 2.51 million tons, of which the vegetation carbon storage and soil carbon storage increased by 0.89 million tons and 1.62 million tons, respectively. Thirdly, the main reason of causing the increase of carbon storage was the conversion of unused land to cropland, grassland and forest, and the conversion of cropland to build-up land was a significant factor that caused the reduction of carbon storage.At last, there was a positive effect on carbon storage of terrestrial ecosystem by optimizing the structure of land use, increasing the scale of forest,and controlling the growth rate of build-up land.

land use change; carbon storage; InVEST model; carbon density correction; Gansu Province

任璽錦, 裴婷婷, 陳英,等. 基于碳密度修正的甘肅省土地利用變化對(duì)碳儲(chǔ)量的影響[J]. 生態(tài)科學(xué), 2021, 40(4): 66–74.

Ren Xijin, Pei Tingting, Chen Ying, et al. Impact of land use change on carbon storage in Gansu Province based on carbon density correction[J]. Ecological Science, 2021, 40(4): 66–74.

10.14108/j.cnki.1008-8873.2021.04.008

K903

A

1008-8873(2021)04-066-09

2020-01-13;

2020-02-24

國(guó)家自然科學(xué)基金: 農(nóng)民土地價(jià)值觀: 測(cè)度、變遷與影響(71563001); 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)人才專項(xiàng)基金: 2017RCZX-35; 甘肅省高等學(xué)?？蒲许?xiàng)目: 土地要素的減貧效應(yīng): 模式、機(jī)理及其在甘肅六盤山貧困片區(qū)的應(yīng)用(2018A-037)

任璽錦(1996—), 女, 甘肅張掖人, 在讀碩士, 主要從事土地生態(tài)研究, E-mail: 315567174@qq.com

陳英, 男, 博士, 教授, 主要從事土地生態(tài)和土地資產(chǎn)研究, E-mail: cheny@gsau.edu.cn.