小兴安岭地区碳储量时空变化驱动机制及其对碳减排的贡献

董春, 杜林丹, 张禹森. 2025. 小兴安岭地区碳储量时空变化驱动机制及其对碳减排的贡献. 地质通报, 44(7): 1242-1253. doi: 10.12097/gbc.2023.11.033
引用本文: 董春, 杜林丹, 张禹森. 2025. 小兴安岭地区碳储量时空变化驱动机制及其对碳减排的贡献. 地质通报, 44(7): 1242-1253. doi: 10.12097/gbc.2023.11.033
DONG Chun, DU Lindan, ZHANG Yusen. 2025. Driving force analysis of carbon storage spatial-temporal variation in Xiaoxing'anling Mountains and its contribution to carbon emission reduction. Geological Bulletin of China, 44(7): 1242-1253. doi: 10.12097/gbc.2023.11.033
Citation: DONG Chun, DU Lindan, ZHANG Yusen. 2025. Driving force analysis of carbon storage spatial-temporal variation in Xiaoxing'anling Mountains and its contribution to carbon emission reduction. Geological Bulletin of China, 44(7): 1242-1253. doi: 10.12097/gbc.2023.11.033

小兴安岭地区碳储量时空变化驱动机制及其对碳减排的贡献

  • 基金项目: 中国测绘科学研究院基本科研业务费《自然资本核算驱动的自然资源调查监测数据分析评价及示范应用》(编号:2024ZRBSHZ04)、《多源遥感立体协同森林自然资源调查监测技术》(编号:AR2508)和河南省重点研发与推广专项科技攻关项目《融合自适应波段选择和区域相似性的高分辨率遥感影像分割》(编号:232102210093)
详细信息
    作者简介: 董春(1971− ),女,博士,研究员,从事自然资源监测、地理时空大数据分析挖掘方面的研究。E−mail:dongchun@casm.ac.cn; 张禹森. 2025.小兴安岭地区碳储量时空变化驱动机制及其对碳减排贡献. 地质通报, XXX
    通讯作者: 张禹森(1998− ),男,硕士,助理工程师,从事生态环境地质、地震及地质灾害方面的研究。E−mail:yusen0201@163.com
  • 中图分类号: X171.1

Driving force analysis of carbon storage spatial-temporal variation in Xiaoxing'anling Mountains and its contribution to carbon emission reduction

  • Fund Project: Supported by Fees for Basic Scientific Research of Chinese Academy of Surveying and Mapping (Nos.2024ZRBSHZ04, AR2508), Key R & D and Promotion Projects of Henan Province (Scientific and Technological Projects) (No.232102210093)
More Information
    Author Bio: DONG Chun, female, born in 1971, Ph.D., resercher, mainly engaged in natural big data analysis and mining. E−mail: dongchun@casm.ac.cn .
    Corresponding author: ZHANG Yusen, male, born in 1998, master, assistant engineer, mainly engaged in study of eco-environmental geology, earthquake, and geological hazard. E−mail: yusen0201@163.com
  • 研究目的

    生态系统在固碳释氧方面发挥着重要作用,可有效减缓气候变化。碳储量是衡量生态系统碳汇能力的重要指标,可为制定碳减排策略提供科学依据。但当前关于碳储分布的研究多聚焦于单一因素影响,对多因子协同作用及其空间分异规律的系统探讨相对较少,系统分析了中国小兴安岭地区碳储量的时空分布格局及其变化驱动机制,并评估了其对区域碳平衡管理与碳减排目标实现的潜在贡献。

    研究方法

    针对多因子对生态系统碳储量空间分异的作用机制,借助2000年、2010年、2020年土地利用数据,基于InVEST模型估算小兴安岭地区的碳储量及其空间分布特征,使用随机森林模型对地形、气象、土壤等重要变量进行筛选,并选择地理探测器探索驱动研究区碳储量空间分异的主要驱动因子,探究其驱动机制。

    研究结果

    ①研究区土地利用类型主要以林地(77%)、耕地(20%)为主,地类结构变化明显,表现为耕地、建设用地面积增加,林地、草地面积减少;②研究区近20年碳储总量提升14.72%,耕地与林地、草地的相互转化是碳储量减少的主要原因;③碳储量空间分异的主导因子为植被覆盖度(0.254~0.278)和土壤质地(0.146~0.168)。

    结论

    尽管小兴安岭地区近20年林草面积有所减少,削弱了生态系统的碳汇能力,但局部区域碳储量的增长掩盖了局部区域的减少,体现出研究区具有一定的生态恢复潜力。然而,人类活动导致区域碳汇能力承压变大,增加了碳排放控制的难度。因此,研究区虽然具有生态恢复能力,但为提升区域碳汇功能,缓解区域碳排放压力,应持续加强生态保护和恢复措施。

  • 加载中
  • 图 1  研究区位置及DEM图

    Figure 1. 

    图 2  关键词贡献图

    Figure 2. 

    图 3  驱动因子重要性排序(土壤质地包含沙土与粘土(程金等,2023),下同)

    Figure 3. 

    图 4  研究区2000—2020年土地利用空间分布图

    Figure 4. 

    图 5  研究区2000—2020年小兴安岭土地利用类型变化

    Figure 5. 

    图 6  研究区2000—2020年碳储量空间分布图

    Figure 6. 

    图 7  研究区2000—2020年碳储量空间分布变化图

    Figure 7. 

    图 8  2000—2020年各驱动因子贡献率(q)

    Figure 8. 

    图 9  2000—2020年各驱动因子交互探测结果(X1~X8说明参考图8

    Figure 9. 

    表 1  数据来源及类型

    Table 1.  Data sources and types

    数据源 空间分
    辨率
    数据来源
    土地利用数据(2000s、2010s、2020s)1 kmzenodo(https://doi.org/10.5281/zenodo.4417810
    数字高程模型(DEM)30 m国家地球系统科学数据中心(http://www.geodata.cn)
    归一化植被指数1 km
    年均气温1 km
    年均降水量1 km
    年均蒸散量1 km
    夜间灯光数据1 km
    土壤数据集(HWSD)500 m国家青藏高原科学数据中心(http://data.tpdc.ac.cn)
    人口密度数据1 kmWorldPop
    https://www.worldpop.org/
    中国GDP空间分布公里网格数据集1 km中国科学院资源环境数据中心(https://www.resdc.cn/
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    表 2  不同土地利用碳密度

    Table 2.  Carbon density values of different land use types t/ha

    用地类型地上碳密度地下碳密度土壤碳密度死亡有机物碳密度
    2000年2010年2020年2000年2010年2020年2000年2010年2020年2000年2010年2020年
    耕地10.1010.4710.6326.8027.7728.21147.70153.48152.350.000.000.00
    林地41.8843.4044.0831.3232.4632.97173.90180.71179.382.252.332.37
    草地6.967.217.3351.0052.8553.6874.6077.5276.952.842.942.99
    水域8.729.049.182.212.292.3323.0123.9123.730.000.000.00
    建设用地8.759.079.214.394.554.6227.7828.8728.661.161.201.22
    未利用地10.0310.3910.560.000.000.0044.7946.5446.200.000.000.00
    湿地0.650.670.680.320.330.3428.4329.5429.330.380.390.40
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    表 3  交互作用类型

    Table 3.  Types of interactions

    判断依据 类型
    q(x1x2)<Min[q(x1),q(x2)] 非线性减弱
    Min[q(x1),q(x2)]<q(x1x2)<Max[q(x1),q(x2)] 单因子非线性减弱
    q(x1x2)>Max[q(x1),q(x2)] 双因子增强
    q(x1x2)=q(x1)+q(x2) 独立
    q(x1x2)>q(x1)+q(x2) 非线性增强
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    表 4  研究区1990—2020年土地利用面积

    Table 4.  The land use area of the study area from 1990 to 2020 ha

    土地利用类型2000年2010年2020年
    耕地2143093.322338291.082429273.16
    林地8267553.458146704.68028870.75
    草地204012.54107879.22109856.16
    水域41408.2844268.7543688.34
    未利用地333.27220.05418.86
    建设用地64975.8686683.23112958.73
    湿地6986.974316.763297.69
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出版历程
收稿日期:  2023-11-25
修回日期:  2024-01-09
刊出日期:  2025-07-15

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