土地利用变化情景下陕西省韩城市生态系统碳储量评估

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kyy06
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土地利用变化是导致陆地生态系统碳循环发生变化的主要因素之一。土地利用变化具有复杂性,受到自然过程和人类活动的双重影响,造成陆地生态系统的结构和功能发生改变,进而影响生态系统的固碳能力。同时,固碳能力的提高可以抵消经济建设带来的碳排放量。自乡村振兴政策实施以来,开发扶持农业优势特色产业作为产业兴旺的重要途径,不断影响着土地利用分布格局,造成土地利用转型。因此,对不同土地利用变化情景、不同时期的生态系统碳储量进行定量化估算、可视化研究,使土地利用结构更为优化、分布更加合理,不仅有助于提高研究区生态系统碳储量,而且有助于当地政府调整土地补贴政策,带动群众脱贫致富。本研究选择以花椒为主要支柱产业,在我国北方具有代表性的百强县——陕西省韩城市为对象,从土地利用的数量变化、转移变化分别探讨其2008至2018年期间的土地利用变化所具有的特征及存在的规律;综合考虑土地利用变化相关的驱动因子,精选出其中11个相关性较大的因子构建Logistic模型评价模型精度,运用CLUE-S模型,对韩城市2018-2030年自然增长情景、规划发展情景、耕地保护情景和生态保护情景下的土地利用空间分布进行模拟,预测陕西省韩城市2030年的土地利用空间分布格局;最后基于借助Arc GIS技术和In VEST模型分析了韩城市四种不同情景下碳储量空间分布动态变化,并划分碳源区、碳汇区和碳收支平衡区。研究结果可为未来韩城发展特色花椒种植与工业转型区域减排目标分配和低碳优化提供科学依据。本研究得到的主要结论如下:(1)观察韩城市2008-2018年期间土地利用变化所具有的特征及存在的规律可以看出:在数量变化方面,除草地、园地、建设用地外,其他各类用地的面积均呈现下降趋势,在这些面积下降的用地中,未利用地减少最多,耕地次之。相反,草地、园地则呈迅速增加的趋势。从动态度来看,草地、园地的动态度最高,转入面积较多,草地主要由未利用地转入,园地由耕地转入。(2)Logistic回归模型计算结果显示,未利用地的ROC值为0.69,其他各类用地的ROC值都大于0.7,表明Logistic回归模型可以有效解释各种土地利用类型与驱动因子相关度,所选驱动因子有效,模型具有实用性。(3)CLUE-S模型与Logistic回归分析相结合,对韩城市2018年的土地利用空间分布情况进行模拟,其结果的Kappa指数为0.74,说明CLUE-S模型构建较为成功,可以使用该模型及其设置的相关参数来预测2030年韩城市四种情景未来的土地利用分布。(4)四种不同情景下的模拟结果显示:到2030年,自然增长情景下土地利用格局与2008-2018年大致相同;规划发展情景下园地大幅增长,草地、耕地及林地下降;耕地保护情景下耕地面积明显增长,园地下降;生态保护情景下草地、林地面积增长,园地、耕地下降,水体下降幅度相比其它情景减小。在自然增长情景下,城市周围耕地、林地、草地面积减少,农民为追求经济效益,大量种植花椒园地,从而导致优质耕地资源流失,粮食安全受到威胁。在耕地保护情景下,耕地流出速率减缓,有利于提升耕地保有量。在生态保护情景下,禁止国家生态保护区内土地利用发生转变,保护韩城市的生态用地,使得该区域的生态环境向着可持续的方向发展。(5)碳储量和碳密度:到2030年,碳储量和碳密度分别表现为:2030年自然情景(25.02×10~6t和156.97t/hm~2)>2018年(24.92×10~6t和156.32 t/hm~2)>2030年生态情景(24.85×10~6t和155.92 t/hm~2)>2030年规划发展情景(24.63×10~6t和154.53 t/hm~2)>耕地保护情景(23.91×10~6t和150.03t/hm~2)>2008年(22.37×10~6t和140.34 t/hm~2)。基本农田上种植花椒,造成耕地面积骤然下降,是碳储量增加的主要原因。2030年自然情景下韩城市碳储量最多,2018年次之。因此未来对韩城土地利用结构的布局和调整,应基于现有自然情景,抑制园地的过度扩张,优化园地种植,避免盲目化发展,保证基本农田数量、质量,实现社会经济可持续发展、乡村振兴。
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