土地利用变化对碳储量的影响

基于InVEST模型近10年太湖流域土地利用变化下碳储量功能

摘要：应用“全国生态环境十年变化（2000―2010年）遥感调查与评估”项目中2000、2010年2期土地覆盖类型数据和生物量数据，并根据《基于1 ∶ 100万世界土壤数据库（HWSD）的中国土壤数据集》计算太湖流域地区土壤碳密度、植被（地上、地下）碳密度，并分别计算2000、2010年太湖流域地区碳储量，结合土地利用变化转移情况，分析土地利用变化对碳储量变化的影响。结果表明：太湖流域地区近10年碳储量总体呈下降趋势，碳储量净减少了 914.80万t，其中土壤碳储量下降了1 375.66万t，主要是由于林草湿地等土地类型转换为建设用地所致；植被碳储量上升了460.86万t，主要由于林草地近10年生物量上升所致，虽然农田和建设用地向林草地转换使得植被碳储量有所上升，但土地利用转换不是植被碳储量上升的主要驱动因素。

关键词：太湖流域；土地利用变化；碳储量；InVEST模型

中图分类号： F323.211文献标志码： A文章编号：1002-1302（2016）06-0447-04

收稿日期：2015-04-28

基金项目：国家环保公益性行业科研专项（编号：201209029-1）。

作者简介：荣月静（1989―），女，山西阳泉人，硕士，研究方向为区域生态恢复与资源可持续利用。E-mail：rongyuejing@。

通信作者：张慧，博士，研究员，研究方向为区域生态环境质量、生态承载力和生态安全评价。E-mail：zhnies@。 研究土地利用变化对碳储量变化的影响对于区域土地利用的规划和碳管理都有重要的参考意义。气候变暖影响土地利用方式，进而影响碳储量的变化[1-2]。1970年开始，全球气候开始转暖，我国的增温速度明显高于全球平均速度[3]。1990年以来，太湖流域发生突变式增温，导致土地利用类型发生很大变化[4-5]，严重影响流域碳储量。目前，国内外利用RS（遥感）、GIS（地理信息系统）和模型方法对土地利用变化对碳储量变化的影响研究日益增多。Houghton等研究了美国土地利用方式变化引起CO2排放变化，从而引起碳储量变化[5]。Caspersen等采用森林生长调查数据研究土地利用变化与碳储量之间的关系[6]。Defiles分析了未来土地利用变化对生态系统碳循环的影响[7]。国内学者多数通过研究土壤和植被碳储量变化来分析陆地生态系统碳储量的变化。方精云等利用森林蓄积量和生物量转换因子法分析中国1949―1998年森林碳储量[8-10]。李海奎等采用森林清查资料计算中国森林植被碳储量[11]。王淑君等利用回归模型和森林生物量转换因子法计算广州市森林碳储量[12]。张兴榆等利用政府间气候变化专门委员会（IPCC）模型分析太湖区域1980―2005年土地利用变化对植被碳储量影响得出，1980―2005年土地利用结构变化规律为林地、草地面积减少，建设用地面积增加，1980―1990年植被碳储量减少6422万t，1990―2005年减少68.31万t[13]。魏文佳等采用IPCC指南提供方法和参数计算太湖流域1980―2005年土地利用类型变化引起的总碳储量变化，得出1980―2005年太湖流域土地利用结构变化主要表现为农田的逐年减少和聚居地的持续增长；总碳储量变化为1980―1995年上升15 528.43万t，1995―2000年上升15 398.89万t，2000―2005年上升15 713.44万t[14]。前人针对太湖流域土地利用变化对碳储量变化影响的研究一方面使用IPCC指南提供方法和参数，这些参数可能与流域的实际情况有所出入，使得结果不精确；另一方面前人没有全面考虑碳源，如仅考虑植碳储量；同时研究时段均为1980―2005年。笔者在前人研究的基础上，充分考虑土壤、植被2大碳源，研究时段为2000―2010年，通过土壤属性数据计算土壤碳密度，采用生物量转换因子法、地下地上生物量比值法分别计算地上、地下植被碳密度，旨在为合理确定太湖流域土地利用模式提供依据。

第39卷 第3期 热 带 地 理 Vol.39，No.3

2019年5月 TROPICAL GEOGRAPHY May，2019

收稿日期：2019-02-19；修回日期：2019-05-01 基金项目：国家重点研发计划（2017YFA06044002）；国家自然科学基金（41531176、41801304） 作者简介：刘晓娟（1994—），女，江西吉安人，硕士研究生，主要研究方向为土地利用变化、生态服务价值，（E-mail）liuxj58@; 通信作者：黎夏（1962—），男，广西梧州人，教授，主要研究方向为元胞自动机、土地利用变化模拟，（E-mail）lixia@。 刘晓娟，黎夏，梁迅，石洪，欧金沛．2019．基于FLUS-InVEST模型的中国未来土地利用变化及其对碳储量影响的模拟．热带地理，39（3）：397-409． Liu Xiaojuan，Li Xia，Liang Xun，Shi Hong and Ou Jinpei．2019 Simulating the Change of Terrestrial Carbon Storage in China Based on the FLUS-InVEST Model．Tropical Geography, 39 (3): 397-409．

基于FLUS-InVEST模型的中国未来土地利用

变化及其对碳储量影响的模拟

刘晓娟1，黎 夏2，梁 迅1，石 洪1，欧金沛1

（1. 中山大学地理科学与规划学院，广东省城市化与地理环境空间模拟重点实验室，广州510275； 2. 华东师范大学地理科学学院，地理信息科学教育部重点实验室，上海 200241）

摘 要：基于代表性浓度路径情景（Representative Concentration Pathways, RCPs），耦合FLUS-InVEST（Future Land Use Simulation-Integrated Valuation of Ecosystem Services and Trade-offs, FLUS-InVEST）模型，以土地利用视角模拟了

安徽农学通报，Ａｎｈｕｉ　Ａ　．Ｓｅｉ．Ｂｕｌ１．２００８，１４（１７）　９３　

土地利用方式对土壤有机碳储量的影响　

许燕萍　陈　晖　卢向荣　刘　炜　

（福建师范大学地理科学学院，福建福州３５０００７）　

摘要：对福州大学城周边不同利用方式的土壤理化性质进行实验分析的结果表明：土地利用方式对土壤理化性质　

有一定的影响，其中对速效磷、速效钾、碱解氮影响较大，对ｐＨ、容重的影响较小；不同利用方式下的土壤有机碳储量　

呈现：菜地＞茉莉地＞甘薯地＞甘蔗地的变化规律，但统计上未达显著水平，表明短时间的土地利用变化对土壤有机　

碳储量的影响并不大。　关键词：土地利用方式；土壤理化性质；有机碳储量　

中图分类号Ｓ１５３　文献标识码Ａ　文章编号１００７～７７３１（２００８）１７—９３—０２　

人类活动引起的大气ＣＯ　浓度急剧上升和由此导致　

的增温效应是目前人类面临的严峻环境问题之一　。土　

壤是陆地生态系统中最大的碳库，全球ｌｍ深的土壤中有　

机碳库的储量约为１５５０Ｐｇ，超过了植被和大气的有机碳　

储量之和　。由于土壤碳库容量之大，其较小的变幅就　

能导致大气ＣＯ　浓度的较大波动，进而加剧或减缓全球变　

暖趋势　Ｊ。土壤有机碳不仅是土壤养分循环转化的核心，　

而且对土壤结构的形成及其稳定性具有重要的影响　，土　

壤有机碳的动态还是当前气候变化研究中的一个热点问　

题　Ｊ。土地利用变化对全球碳循环有重要的影响　，它是　

影响陆地生态系统碳循环的最大因素之一，也是仅次于化　

石燃烧而使大气ＣＯ：浓度急剧增加的最主要的人为活　

动　７１　。２０世纪８０年代全球人为平均释放到大气中的碳　

是７．１±１．１　ＰｇＣ・ａ一，其中１．６±１．１　ＰｇＣ・ａ。。来自土地　

利用变化　’　』。土地利用作为人类利用土地各种活动的　

综合反映，和土壤养分有着密切的联系，它可以影响植被　

凋落物和残余量，影响土壤微生物的活动，引起养分在土　

壤系统的再分配　，其利用方式和方向的改变就会引起　

农田土壤有机碳储量的影响因素研究

农田土壤有机碳储量是农田健康和可持续农业发展的重要指标之一、它不仅对土壤质量和农作物生长具有重要影响，而且对全球大气碳循环和气候变化也具有重要意义。因此，研究农田土壤有机碳储量的影响因素具有重要的科学和实践价值。

一、环境因素

1.气候条件：气温、降水和日照等气候因素对土壤有机碳的积累和分解具有重要影响。高温和干旱条件下，有机物分解速率加快，有机碳储量减少；而温湿条件有利于有机物的积累。

2.土壤质地：土壤质地对有机碳的固持和释放起着重要作用。砂质土壤通风性好，有机物分解速率较快；而粘土质或者淤泥质土壤含水量高，通风性差，有机碳难以分解。

3.土壤pH值：酸碱度对土壤有机质的阴离子交换和分解影响较大。酸性条件下，有机物分解速率减缓，有机碳积累较多；而碱性条件下，有机物分解加快，有机碳储量减少。

二、农业管理因素

1.农耕方式和农作物种植制度：不同的农耕方式和农作物种植制度对土壤有机碳储量有着显著影响。传统农耕方式下，常见的化肥施用和深耕翻土会导致有机碳的流失；而农作物种植制度中适度轮作和休耕可以增加土壤有机碳储量。 2.有机肥的施用：有机肥料的施用可以增加土壤有机碳的含量，提高土壤肥力和保持水分。有机肥料中的有机质持久存在于土壤中，不容易流失，能够提高土壤有机碳储量。

3.农药使用：长期大量使用农药会破坏土壤微生物群落的组成和多样性，进而影响土壤有机质的分解和积累。

三、土地利用方式

1.林地和草地：相对于农田，林地和草地有更好的有机碳积累能力。树木和草地具有较高的碳吸收能力，并且在保持水分和减少土壤侵蚀方面效果显著。

2.湿地：湿地是重要的有机碳储存区，溪流、湖泊和沼泽等湿地环境对有机碳的固定和储存有着重要的作用。

综上所述，农田土壤有机碳储量的影响因素涉及环境因素、农业管理因素和土地利用方式等多个方面。在今后的农田土壤管理中，应该注重减少化肥的使用和农药的施用，增加有机肥的应用，采用科学合理的农耕方式和农作物种植制度，还要适当增加林地和草地的面积，保护湿地资源，从而增加土壤有机碳储量，提高农田的健康和可持续发展水平。