基于PLUS-InVEST模型的区县碳储量时空格局变化与碳汇提升策略——以延庆区为例

近年来在碳达峰和碳中和的目标背景下,碳储量时空格局演变成为研究热点,而土地利用与覆被(LULC)变化是碳储量变化的关键原因。在区县级小尺度研究LULC与碳储量的时空演变并提出碳汇提升策略,有助于区县的生态保护修复与可持续发展。本研究以北京市延庆区为研究区,基于InVEST模型计算1990—2020年的碳储量,并采用PLUS模型分别预测2020—2050年3种情景(自然增长、生态保护、经济发展)下的LULC类型变化,并进一步预测碳储量,提出延庆区碳汇提升策略。结果表明:1990—2020年间,延庆区主要的LULC转换趋势为88.9%的草地转向乔木林、50.1%的耕地转向乔木林、39.5%的耕地转向不透水面;碳储量总体呈上升趋势,增长了3.34×10^(6)Mg,在空间分布上呈现“东北高西南低,山区高川区低”的特征,且乔木林的增加、草地的减少分别是碳储量升高和降低的主要原因。2020—2050年间,生态保护情景下的生态修复力度加大,其他LULC向乔木林转化的概率增加,从而带来碳储量增长5.8%,在3种情景中增幅最大且碳储量值最高。碳储量高值区域在延庆区东北部、西北部和南部出现集聚,基本对应森林覆盖率较高的延庆山区;低值区域基本对应开发强度较大、林木覆盖率较低的平原区。可从林草生态系统保护、水环境生态修复、农田生态修复等方面综合实施生态保护修复措施,推进延庆区可持续发展,助力延庆区实现“双碳”目标。

河南中原城市群多情景土地利用优化与碳储量评估

土地利用/覆盖变化(LUCC)是导致陆地生态系统碳储量变化的主要因素,研究并预测土地利用和碳储量变化过程,对于城市生态系统的可持续发展至关重要。以河南省中原城市群9市为对象,基于PLUS和InVEST模型,分析2000-2020年中原城市群土地利用和碳储量的空间变化特征,并预测2030年在自然发展情景、耕地保护情景、生态城镇情景下的土地利用和碳储量。结果表明:1)2000-2020年河南省中原城市群9市各土地类型面积占比大小依次为耕地>林地>人造地表>草地>水域>裸地,其中人造地表的扩张速度最快;从空间格局来看,土地利用整体格局变化不大,局部变化较为明显,且人造地表呈中心向外辐射式的扩张态势。2)研究区各市碳储量大小依次为郑州市>洛阳市>平顶山市>许昌市>开封市>焦作市>漯河市>济源市>新乡市,在研究期间均呈下降趋势,变化较明显的地区为各市中心及周边地区。3)中原城市群9市的碳储量热点区和冷点区零散分布在研究区内。在自然情景下,碳储量冷点分布范围有逐渐变大的趋势;耕地保护情景和生态城镇情景下,碳储量的冷热点范围有小幅度变化。因此,建议研究区科学提高耕地生产潜力和优化现有用地的空间格局,提高城市用地利用率,增加城市绿化用地等措施降低碳储量。

海上丝绸之路经济带中国沿线省市生态系统碳储量演化分析与预测

[目的]丝绸之路经济带促进沿线各个国家和地区城市经济的快速发展,引起土地利用的深刻变化,研究该区域土地利用所引起的碳储量变化,对优化土地利用格局、实现双碳目标具有重要意义。[方法]通过耦合PLUS-InVEST模型评估与预测21世纪海上丝绸之路中国沿线5个省市1980—2030年的土地利用碳储量情况,模拟多情景下土地利用碳储量时空特征,探究土地利用对碳储量影响。[结果]50年间区域的耕地显著减少,建设用地显著增加,林地能够实现基本的动态平衡;50年间该区域的碳储量流失量巨大且流失速度不断加剧,碳储量减少区域主要位于南部粤港澳大湾区、北部上海、杭州地区和沿海岸线;通过现状与多情景分析,未来碳储量减少主要受耕地流失、建设用地激增的影响;在生态保护情景碳储量有所增加、维持建设用地水平的耕地保护情境下,碳储量大量减少。自然变化情景同经济加速发展情景碳储流失量相当。[结论]通过研究碳储量与情景模拟相结合,可知研究区现处于经济加速发展状态,碳储量流失加剧是由于耕地流失与城市化的进程加速,减缓碳储量流失的关键因素是林地总量动态平衡;基于区域现状与发展地位,应在现有经济发展现状下,严格保障耕地和林地保有量,集约利用现有建设用地,对草地等生态用地提质,以维护区域生态碳储量水平。通过研究为实现海上丝绸之路经济与生态发展协调提供参考。

广西国土空间碳储量多情景模拟与区划管控对策研究

人类活动导致土地利用与覆被变化(land use and cover change,LUCC)从而影响陆地生态系统碳储能力。然而LUCC受政策的限制,从而影响碳储量的变化。本研究基于2000、2010、2020年土地利用数据,运用PLUS-InVEST模型对广西国土空间2020—2030年未来发展的3类情景的碳储情况进行预测,并通过标准椭圆差法、空间等级格局划分法、空间自相关模型分析碳储量空间分布特征,总结分区演变规律,基于此提出“分区分级”管控和要素优化对策。结果表明:①2030年3种情景下,广西国土空间碳储量仅在基于生态可持续的发展情景稳定提升,其他2类情景都大幅下降。②2020、2030年3类情景碳储量空间分布特征具有相似性,格局呈高碳储围绕式多核联动、中碳储片状镶嵌于中部、低碳储点状分布;变化趋势呈东北—西南朝向;碳储量高值区聚集于广西北部与西部区域,低值区聚集于中部及南部沿海。③2020、2030年碳储分区变化分析中,基于生态可持续的发展情景碳储核心区保持完整碳密度提升,而基于高强度的发展情景碳储变化分区形态最为剧烈,碳密度下降,基于中等强度的发展情景变化则位于另外两者中部。因此,依据碳储量空间分布特征进行分级分区管控和提出多情景要素优化对策,使碳储空间分析与国土空间规划相衔接,有助于广西碳储资源的精准保护以及为土地管理决策提供新思路,助力广西“碳中和”的实现。

大别山区生境质量时空特征及自然-人为因素驱动机制

大别山区是中国南北地理生态过渡带东延余脉,山地系统表现出高度的异质性和敏感易变性,识别山地生境质量的空间特征对揭示自然和人为因素的时空驱动机制及差异具有重要指示意义.基于PLUS-InVEST以及地理探测器方法,分析大别山区2000~2020年生境质量的时空动态变化及驱动机制,并对2030年土地利用和生境质量进行多情景模拟预测. 2000~2020年,区内土地利用类型以耕地(50%~54%)和林地(42%~45%)为主,荒地(2%~4%)面积占比最低,大别山区耕地变化最大,面积减少2 311.45 km^(2),林地和建设用地次之,面积分别增加1 431.37 km^(2)和924.52 km^(2),灌木和荒地的变化较小,面积分别减少7.72 km^(2)和19.10 km^(2);大别山区的生境质量与海拔高度呈正相关,中东部生境质量较高,北部和南部生境质量较差;2000~2010年生境质量均值从0.594上升到0.608,到2020年下降到0.603,生境质量出现了先上升后下降的趋势.地理探测器结果表明,影响大别山区生境质量的主要驱动因素是地形起伏度、土地利用强度和海拔,NDVI的影响随着时间逐渐增强. 2030年生境质量的预测结果显示,4种发展情景下,区域内整体生境质量仍然呈现下降的趋势,并且在生态保护情景下,依旧呈现降低的趋势,只是降低的速率减小.研究结果可为大别山区未来土地利用类型空间规划提供优化策略.