2001-2020年内蒙古植被碳源/碳汇时空动态及对气候因子的响应

掌握植被动态及其对气候变化的响应,对于提升全球变化背景下陆地生态系统的固碳能力至关重要。内蒙古作为中国北方的重要生态屏障,是气候和生态系统最为多样化的省份之一。虽然已有研究表明植被碳源/碳汇与气候变化密切相关,但这种响应在生态脆弱且包含多种生态过渡带与植被类型的内蒙古,是否存在及如何响应尚不清楚。以净生态系统生产力(NEP)为固碳评估指标,基于遥感植被指数数据、土地覆被数据和气象观测数据,采用净初级生产力和土壤呼吸模型估算了2001-2020年内蒙古植被碳源/碳汇,并通过实测数据验证,重点研究了不同植被类型NEP的时空变化及其对降水、温度和太阳辐射等3种典型气候因子的响应。结果表明,(1)内蒙古植被碳源/碳汇有明显的时空异质性,植被NEP由东北向西南逐渐降低,平均NEP为C 61.2 g·m^(-2);不同植被类型的NEP有显著差异,森林、草地和耕地的年均NEP分别为C 270g·m^(-2)、54.7 g·m^(-2)、140 g·m^(-2)。(2)2001-2020年,内蒙古陆地生态系统碳汇呈上升趋势,但存在一定波动,其中森林和草地NEP呈上升趋势,而耕地NEP呈下降趋势。不同植被类型按照其NEP均值由大到小排序依次为森林、耕地、草地。(3)不同植被类型NEP对气候因子的响应存在显著差异,耕地NEP主要受太阳辐射的影响,草地NEP受降水和太阳辐射的共同控制,森林NEP受3种气候因子的共同影响。该研究对于评估内蒙古陆地生态系统碳平衡,以及对评价生态系统的固碳能力和研究其碳循环机制具有重要的意义。

2000—2020年淮南矿区土地利用变化对碳源/碳汇时空格局的影响

[目的]分析淮南矿区2000—2020年土地利用碳源/碳汇时空格局分布特征,为淮南市国土空间规划及未来低碳调控政策制定提供依据。[方法]以淮南矿区为研究对象,选取2000,2010,2020年3期土地利用数据,以格网尺度量化不同土地利用变化发展阶段下碳源/碳汇/碳排放的时空格局,基于冷热点分析碳源/碳汇/碳排放的空间格局。[结果]①2000—2020年,土地利用类型由单一用地为主转换多种土地利用类型同时发生,其中,建设用地面积增大,导致碳源效应增强,碳汇效应相对减弱,碳排放量持续增加,碳源年增加量为2.76×10^(6) t,碳汇年增加量仅为130 t,碳排放年增加量为2.76×10^(6) t;②碳源和碳排放空间分布特征基本一致,中部建成区和西北矿区是碳源和碳排放的主要集中区,碳汇主要聚集在东部、西部边缘区和西部部分矿区;③中部建成区是碳源和碳排放的显著热点、热点区域,以显著热点变化特征为主;显著冷点和冷点主要分布在研究区东部、西部边缘区域和西北部分矿区。[结论]淮南矿区的碳减排和低碳效应需要着重关注北部大面积的平原耕地区域,控制该区域矿区煤炭资源开采和建设用地开发,应加快塌陷水域修复工作;南部城市化进程快速增加的同时需适度增加林地和草地等生产性碳吸收能力区域面积,避免建设用地无限制扩张。

2013-2020年呼伦湖流域植被碳源/汇估算及影响因子分析

陆地生态系统碳循环是气候变化和全球碳循环研究的重要组成部分。植被净生态系统生产力(NEP)是定量描述植被生态系统碳源/汇能力的重要指标。草地生态系统是全球陆地生态系统重要组成部分,呼伦湖流域是以草地生态系统为主的混合农田、森林和湿地等生态系统的多生态系统区域,其碳源/汇时空规律及其影响机制对该区域生态环境保护和修复以及区域气候变化研究具有重要意义。基于Landsat 8 OLI高分辨率卫星遥感影像以及ERA5气候再分析数据和地表覆盖分类数据,采用光能利用率模型和土壤呼吸模型估算呼伦湖流域不同植被类型碳汇时空变化规律及对气候因子的响应差异。结果表明,2013年以来,呼伦湖流域生态系统整体发挥碳汇功能,但植被固碳能力降低,58.29%的区域植被NEP呈减少趋势,36.77%的区域植被NEP呈微弱增加趋势;区域月均NEP(以C计)呈现先减少后增大的年际变化特征,变化区间为8.41~16.44 g·m^(-2)·月^(-1);流域内草地生态系统具有最高碳汇总量(以C计),约为37 Tg·月^(-1);流域内农田NEP受温度影响最大,森林NEP受温度、降水量和辐射共同影响,草地NEP主要受温度和降水量共同影响,而湿地NEP与气候因子相关不明显。

内蒙古草地生态系统碳源/汇时空格局及其与气候因子的关系

草地净生态系统生产力(NEP)能够表征草地生态系统的固碳能力,直接定性定量地描述草地生态系统的碳源/汇性质和大小。因此,研究区域尺度草地生态系统NEP具有重要的实践意义。基于卫星遥感资料、地面气象观测资料及实地采样数据,结合光能利用率模型估算了2001-2012年内蒙古草地生态系统净初级生产力(NPP)。同时,应用土壤呼吸模型估算了逐月平均土壤呼吸量(Rs),进而估算内蒙古草地净生态系统生产力(NEP)。研究揭示了2001-2012年内蒙古草地生态系统NPP、NEP年际变化规律、气候因子的年际变化规律,以及草地NPP、NEP与主要气候因子的关系。结果表明:2001年以来,内蒙古草地生态系统整体发挥碳汇效应,净碳汇总量达到0.55 Pg C,年均固碳率约为0.046 Pg C/a;研究区大部分草地NPP、NEP与降水均呈正相关关系,与温度相关性不显著,内蒙古草地生态系统仍有巨大的固碳潜力。