基于PLUS和InVEST模型的邯郸市碳储量空间分布特征研究.pdf
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1、第4 3卷第3期2 0 2 3年6月水土保持通报B u l l e t i no fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o nV o l.4 3,N o.3J u n.,2 0 2 3 收稿日期:2 0 2 2-0 6-1 9 修回日期:2 0 2 2-1 0-1 4 资助项目:河北省林草厅科研课题“区域森林碳汇监测评价技术研究”(2 1 1 9 0 6 1);河北省峰峰矿区4个一科技示范基地项目(2 0 2 2 0 6);河北省自然基金面上项目“模拟增温和干旱对太行山退化生境中人工林更新的影响研究”(C 2 0 2 0 4 0 2 0 2 2)
2、第一作者:张鹏(1 9 9 6),男(汉族),河北省石家庄市人,硕士研究生,研究方向为土地利用变化及生态服务功能评估。E m a i l:z h a n g p e n g 0 6 2 6q q.c o m。通信作者:李良涛(1 9 7 8),男(汉族),河北省邯郸市人,博士,副教授,主要从事景观生态规划与生物多样性研究。E m a i l:l i l i a n g t a o h e b e u.e d u.c n。基于P L U S和I n V E S T模型的邯郸市碳储量空间分布特征研究张 鹏1,李良涛1,苏玉姣1,王清涛1,韩红英2,韩宏伟3,李晓婧2(1.河北工程大学 园林与生态工
3、程学院,河北 邯郸0 5 6 0 0 0;2.邯郸市林业和草原科研中心,河北 邯郸0 5 6 0 0 0;3.邯郸市园林局,河北 邯郸0 5 6 0 0 0)摘 要:目的分析河北省邯郸市近2 0a土地利用格局及碳储量分布,并探讨生态保护政策下未来1 0a的土地利用变化趋势,为增加城市碳汇和实现城市可持续发展提供参考依据。方法使用P L U S模型,选取自然、社会驱动因素及生态规划限制因子,分析邯郸市在2 0 0 02 0 2 0年及自然发展情景和生态保护情景下2 0 3 0年的土地利用变化规律,并结合I n V E S T模型,评估邯郸市2 0 0 02 0 3 0年3期碳储量。结果邯郸土地利
4、用类型的分布呈现“西部林地,东中部耕地”的总体空间分布特征,耕地和人造地表之间的土地利用转移占总土地利用变化的9 6.5 8%;邯郸市碳密度空间分布呈现西部高东部低的特点,碳储量总体呈下降趋势,碳损失在2 0 1 0年突增,耕地的过度侵占是导致邯郸市碳损失的最主要原因;与自然发展情景相比,生态保护情景下土地利用变化趋于克制,虽然生态用地的提升潜力一般,但由于人类活动受到限制,避免了生态资源的消耗;2 0 2 02 0 3 0年自然发展情景和生态保护情景下邯郸市碳储量变化分别为减少4.2 31 06t和增加2.1 61 04t。各区县碳损失风险显著降低,不同区县碳汇潜力差异明显。结论人造地表侵占
5、耕地是导致碳损失的主要原因。生态保护政策干预下,各区县碳损失风险显著降低,不同区县也存在明显差异,碳损失更易发生于东中部平原地区,西南部的太行山东麓县区则具有较强的碳汇潜力,需针对差异化表现灵活布局。关键词:碳密度;土地利用;情景模拟;空间分布;河北省邯郸市文献标识码:A 文章编号:1 0 0 0-2 8 8 X(2 0 2 3)0 3-0 3 3 8-1 1 中图分类号:X 8 7,F 1 2 4.5文献参数:张鹏,李良涛,苏玉姣,等.基于P L U S和I n V E S T模型的邯郸市碳储量空间分布特征研究J.水土保持通报,2 0 2 3,4 3(3):3 3 8-3 4 8.D O I
6、:1 0.1 3 9 6 1/j.c n k i.s t b c t b.2 0 2 3 0 1 1 1.0 0 1;Z h a n gP e n g,L i L i a n g t a o,S uY u j i a o,e t a l.S p a t i a l a n d t e m p o r a l d i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i c so f c a r b o ns t o r a g e i nH a n d a nC i t yb a s e do nP L U Sa n dI n V E S T m o d e
7、 l sJ.B u l l e t i no fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o n,2 0 2 3,4 3(3):3 3 8-3 4 8.S p a t i a l a n dT e m p o r a lD i s t r i b u t i o nC h a r a c t e r i s t i c so fC a r b o nS t o r a g e i nH a n d a nC i t yB a s e do nP L U Sa n dI n V E S TM o d e l sZ h a n gP e n g1,L iL
8、 i a n g t a o1,S uY u j i a o1,W a n gQ i n g t a o1,H a nH o n g y i n g2,H a nH o n g w e i3,L iX i a o j i n g2(1.S c h o o l o fL a n d s c a p ea n dE c o l o g i c a lE n g i n e e r i n g,H e b e iU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y,H a n d a n,H e b e i0 5 6 0 0 0,C h i n a;2.H a n d
9、a nF o r e s t r ya n dG r a s s l a n dR e s e a r c hC e n t e r,H a n d a n,H e b e i0 5 6 0 0 0,C h i n a;3.H a n d a nC i t yL a n d s c a p eB u r e a u,H a n d a n,H e b e i0 5 6 0 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:O b j e c t i v eT h e l a n du s ep a t t e r n s a n dc a r b o ns t o r a g ed
10、i s t r i b u t i o n i nH a n d a nC i t y,H e b e iP r o v i n c ed u r i n gt h er e c e n t 2 0y e a r sw e r ea n a l y z e d,a n dt h et r e n d s i nl a n du s ec h a n g e su n d e ra ne c o l o g i c a lp r o t e c t i o np o l i c yd u i r n gt h en e x t1 0y e a r sw e r ed e t e r m i n
11、e d,i no r d e rt op r o v i d ee v i d e n c ef o rb o t hi n c r e a s i n gu r b a nc a r b o ns i n k s a n d r e a l i z i n gs u s t a i n a b l eu r b a nd e v e l o p m e n t.M e t h o d sB a s e do n t h eP L U Sm o d e l,n a t u r a l a n ds o c i a l d r i v i n gf a c t o r sw e r es e l
12、 e c t e dt oa n a l y z el a n du s ec h a n g ep a t t e r n si n H a n d a nC i t yi n2 0 3 0u n d e rt h es c e n a r i o so fn a t u r a ld e v e l o p m e n ta n de c o l o g i c a lp r o t e c t i o nf r o m 2 0 0 0t o2 0 2 0.C a r b o ns t o r a g e w a sa l s oe v a l u a t e db yt h e I n
13、V E S Tm o d e l i nH a n d a nC i t yf r o m2 0 0 0t o2 0 3 0.R e s u l t s T h es p a t i a l d i s t r i b u t i o no fl a n du s e t y p e s i nH a n d a nC i t ys h o w e dt h ec h a r a c t e r i s t i c so f“w o o d l a n d i nt h ew e s t a n dc u l t i v a t e d l a n d i nt h ee a s t”.T h
14、 e l a n du s e t r a n s f e rb e t w e e nc u l t i v a t e d l a n da n da r t i f i c i a l h a b i t a t sa c c o u n t e d f o r 9 6.5 8%o f t h e t o t a ll a n du s ec h a n g e.T h es p a t i a l d i s t r i b u t i o no f c a r b o nd e n s i t yw a s c h a r a c t e r i z e da s“h i g h i
15、 nt h ew e s t a n d l o wi nt h ee a s t”i nH a n d a nC i t y.C a r b o ns t o r a g ed e c r e a s e do v e r t i m e.E x c e s s i v ee n c r o a c h m e n to fc u l t i v a t e dl a n dl e dt oad r a m a t i c i n c r e a s e i nc a r b o nl o s s i nH a n d a nC i t yi n2 0 1 0.E x c e s s i v
16、 ee n c r o a c h m e n to fc u l t i v a t e dl a n dw a s t h em a i nc a u s eo f c a r b o n l o s s i nH a n d a nC i t y.C o m p a r e dw i t ht h en a t u r a l d e v e l o p m e n t s c e n a r i o,l a n du s ec h a n g eu n d e r a ne c o l o g i c a l p r o t e c t i o ns c e n a r i o t e
17、 n d e d t ob er e s t r a i n e d.A l t h o u g ht h ep o t e n t i a l f o re c o l o g i c a ll a n di m p r o v e m e n tw a sa v e r a g e,c o n s u m p t i o no fe c o l o g i c a lr e s o u r c e sw a sa v o i d e dd u et ol i m i t e dh u m a na c t i v i t i e s.U n d e rb o t ht h en a t u
18、 r a ld e v e l o p m e n ta n de c o l o g i c a lp r o t e c t i o ns c e n a r i o s,c a r b o ns t o r a g ef r o m2 0 2 0t o2 0 3 0 i nH a n d a nC i t yw a s s i m u l a t e d t od e c r e a s eb y4.2 3 1 06t a n d i n c r e a s eb y2.1 61 04t,r e s p e c t i v e l y.T h er i s ko f c a r b o
19、n l o s sw a s s i g n i f i c a n t l y r e d u c e da c r o s s t h e c i t y,a n d t h ep o t e n t i a l o f c a r b o ns i n k s i nd i f f e r e n ta r e a so f t h ec i t ya p p e a r e dt od i f f e rs i g n i f i c a n t l y.C o n c l u s i o nT h ee n c r o a c h m e n to fc u l t i v a t
20、e dl a n dw a st h em a i nc a u s eo f c a r b o n l o s so v e r t i m e.I m p l e m e n t a t i o no f e c o l o g i c a l p r o t e c t i o np o l i c i e s s i g n i f i c a n t l yr e d u c e d t h er i s ko f c a r b o n l o s s i ne a c hd i s t r i c t a n dc o u n t y,a n d t h e r e a r e
21、o b v i o u sd i f f e r e n c e s a m o n gd i f f e r e n t d i s t r i c t s a n dc o u n t i e s.C a r b o nl o s sw a s m o r el i k e l yt oo c c u ri nt h ee a s t-c e n t r a lp l a i nr e g i o n,w h i l et h ed i s t r i c t sa n dc o u n t i e sa tt h ee a s t e r nf o o to ft h eT a i h
22、a n g M o u n t a i ni nt h es o u t h w e s th a ds t r o n gc a r b o ns i n kp o t e n t i a l,t h e r e f o r ea f l e x i b l ep l a ns h o u l db em a d ea c c o r d i n gt o l o c a t i o nd i f f e r e n c e s.K e y w o r d s:c a r b o nd e n s i t y;l a n du s e;s c e n a r i os i m u l a t
23、 i o n;s p a t i a l d i s t r i b u t i o n;H a n d a nC i t y,H e b e iP r o v i n c e 随着世界经济快速发展,土地利用开发规模急剧扩张,由此导致了超过全球3 0%的碳排放1。城市扩张导致大量生态土地转化向城市建设用地转化2,这个过 程 更 是 直 接 造 成 高 碳 密 度 土 地 的 流 失3。已有研究结合斑块 生成土地利 用模拟模型(p a t h-g e n e r a t i n gl a n du s es i m u l a t i o n,P L U S)和生态系统服务和权衡综合评估模型(i
24、 n t e g r a t e dv a l u a t i o no fe c o s y s t e ms e r v i c e sa n dt r a d e-o f f s,I n V E S T)碳储存模块来定量评估和预测土地利用变化及碳储存3-4。I n V E S T模型因其能有效揭示多目标、多情景下土地利用/覆被类型变化与碳储量变化之间的关系而得到广泛应用5。P L U S模型通过多目标耦合算法也可以更好地模拟不同政策情景并探索土地利用变化背后的潜在驱动因素,从而使模拟结果的形态更真实可信6。多项研究表明,P L U S模型可以为研究区国土空间规划及用地限制政策的出台提供科
25、学建议6-9。已有部分学者结合P L U S模型与I n V E S T模型模拟未来不同土地利用情景下的生态系统服务空间格局1 0-1 3。如对伊犁河流域的研究着眼于未来不同情景生态系统服务之间的权衡/协同关系8,对博尔塔拉蒙古自治州的研究9和对广东省的研究1 0,通过构建S S P-R C P情景预测未来土地利用和碳储量变化,然而现有研究仍然较少将P L U S模型用于区县级辖区碳储量时空格局预测以及土地利用格局并分析其潜在驱动因子,难以衡量生态保护政策约束下土地利用变化路径及其驱动因素从而为区域尺度的碳损失风险预测和低碳发展政策提供有效指导。邯郸市位于太行山山脉南段与华北平原的过渡带,太行
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- 基于 PLUS InVEST 模型 邯郸市 储量 空间 分布 特征 研究
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