海南岛中部山区土地利用变化对碳储量时空分异的影响

doi:10.12302/j.issn.1000-2006.202105030

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南京林业大学学报（自然科学版） ›› 2023, Vol. 47 ›› Issue (2): 115-122.doi: 10.12302/j.issn.1000-2006.202105030

海南岛中部山区土地利用变化对碳储量时空分异的影响

张育诚¹^,²(), 韩念龙¹^,³^,^*(), 胡珂¹, 于淼¹, 黎兴强¹

1.海南大学公共管理学院,海南海口 570228
2.广州大学地理科学与遥感学院,广东广州 510006
3.惠州学院地理与旅游学院广东惠州 516007

收稿日期:2021-05-19 修回日期:2021-10-13 出版日期:2023-03-30 发布日期:2023-03-28
通讯作者: * 韩念龙(nlhan@hainanu.edu.cn),高级工程师。
基金资助:
海南省自然科学基金项目(421RC1034)

The impact of land-use changes on the spatio-temporal variation of carbon storage in the central mountainous area of Hainan Island

ZHANG Yucheng¹^,²(), HAN Nianlong¹^,³^,^*(), HU Ke¹, YU Miao¹, LI Xingqiang¹

1. School of Public Administration, Hainan University, Haikou 570228, China
2. College of Geography Science and Remote Sensing, Guangzhou University, Guangzhou 510006,China
3. School of Geography and Tourism, Huizhou University, Huizhou 516007, China

Received:2021-05-19 Revised:2021-10-13 Online:2023-03-30 Published:2023-03-28

摘要/Abstract

摘要：

【目的】研究海南岛中部山区土地利用变化与生态系统碳储量之间的时空变化规律,为区域可持续发展及国土空间规划决策提供依据。【方法】采用InVEST 模型估算2000—2018年海南岛中部山区碳储量及其时空分异,结合PLUS模型模拟2050年中部山区土地利用及碳储量变化。【结果】2000、2010和2018年海南岛中部山区的碳储量分别为 80.44×10⁶、79.96×10⁶和79.82×10⁶ t,呈逐年减少趋势,累计减少620 406.31 t。各时期碳储量降低的原因不同:2000—2010年草地的转出是中部山区碳储量减少的主要因素;2010—2018年碳储量减少的原因在于城镇化扩张侵占林地及耕地。林地作为主要地类,贡献大部分的碳储量,是中部山区碳汇的主要来源;同时,草地碳密度远高于其他地类,区域碳储量对其变化较为敏感。基于自然发展状态下的模拟发现,2050年海南岛中部山区的碳储量显著下降,原因在于建设用地和水域面积增加及林地、草地和耕地面积减少。【结论】在城镇化扩张的背景下,生态系统碳储量存在不断下降的风险。未来国土空间规划应采取必要的生态保护措施加强应对,以保障中部山区生态系统碳存储功能稳定及区域的可持续发展。

关键词: 碳储量, 海南岛中部山区, 土地利用变化, InVEST模型, PLUS模型

Abstract:

【Objective】 Understanding the spatio-temporal variation of land use change and ecosystem carbon storage in the central mountainous area of Hainan Island, China can provide a basis for a regional sustainable development and territorial spatial planning.【Method】 The InVEST model was used to estimate the variation of the carbon storage capacity (from 2000 to 2018) of a mountainous region in Hainan Island. These estimations were then used as an input in the PLUS model to simulate the impact of land use changes on the carbon storage of the region in 2050. 【Result】 The carbon storage of the central mountainous area in 2000, 2010 and 2018 was 80.44×10⁶, 79.96×10⁶ and 79.82×10⁶ t, respectively. Throughout this time, the storage decreased, culminating in a cumulative decrease of 620 406.31 t. The reasons for the decrease were: from 2000 to 2010, the shrinking of the grassland biome in the region was the main contributing factor; from 2010 to 2018, the encroachment of urbanization on forest and cultivated land was the main driver of the decrease. As the major biome in the region, forest contributed most of the carbon storage. Grassland was much higher than other land types in terms of carbon storage density, and the regional carbon storage was sensitive to changes in its structure. Under the natural development scenario, the result of simulation indicated that the carbon storage in the study area would drop significantly in 2050, owing to the area increase in construction land and waters and the area decrease in forest land, grassland, and cultivated land. 【Conclusion】 There is a risk of declining carbon storage in ecosystems as urbanization increasing. Therefore, to ensure the stability of ecosystem functions and sustainable development, it is necessary to apply protective measures to the habitats of the study area.

Key words: carbon storage, central mountainous area of Hainan Island, land use change, InVEST model, PLUS model

中图分类号:

Q148

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数据类型 data type	数据名称 data name	年份 year	数据来源 data sources
土地利用数据 land use data	海南岛中部山区土地利用分类数据	2000、2010、2018	中国科学院资源环境科学与数据中心
驱动因子数据 driving factor data	数字高程模型 (DEM,30 m分辨率)		国家基础地理信息中心
	坡度(30 m分辨率)		由DEM数据提取得到
	距河流的距离	2015	OpenStreetMap
	距道路的距离	2015	OpenStreetMap
	距城镇的距离	2010、2018	利用栅格计算器提取土地利用数据
	各市县常住人口、地区生产总值	2000、2010、2018	2000、2010和2018年《海南省统计年鉴》

土地利用类型 land use type	植被碳密度/(t·hm^-2) vegetation carbon density		土壤有机碳密度/ (t·hm^-2) soil organic carbon density
土地利用类型 land use type	地上 aboveground	地下 belowground	土壤有机碳密度/ (t·hm^-2) soil organic carbon density
耕地 cultivated land	27.89	0.00	47.52
林地 forest land	48.18	9.64	49.24
草地 grassland	38.24	164.43	50.45
建设用地 construction land	26.43	0.00	47.48
水体 water area	27.55	0.00	43.53

时段 time	土地利用类型 land use type	面积/km² area
时段 time	土地利用类型 land use type	草地 grass land	耕地 cultivated land	林地 forest land	水体 water	建设用地 construction land
	草地grass land	357.23	1.75	49.39	0.68	0.03
	耕地cultivated land	1.23	529.17	58.35	1.54	2.45
2000—2010	林地forest land	81.40	58.91	5 876.66	5.44	2.39
	水体water area	0.53	6.27	8.60	41.80	0.18
	建设用地construction land	0.03	2.88	4.97	0.07	23.47
	草地grassland	361.66	1.06	44.12	0.13	0.03
	耕地cultivated land	1.52	529.71	49.72	1.22	1.13
2010—2018	林地forest land	43.56	50.54	5 891.96	5.96	1.85
	水体water area	1.25	2.29	16.34	49.84	0.11
	建设用地construction land	1.10	9.14	22.66	0.21	28.28

海南岛中部山区土地利用变化对碳储量时空分异的影响

The impact of land-use changes on the spatio-temporal variation of carbon storage in the central mountainous area of Hainan Island

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