宁夏中部干旱带碳平衡特征研究
土地是人类赖以生存的物质基础，不同土地利用类型上依附着不同的植被，承载着不同的人类活动，同时也蕴含着不同的碳传输过程。土地利用格局的改变，会打破长期以来形成的碳平衡状态，导致区域碳收支的变化。宁夏中部干旱带，经历了长期的滥垦滥牧，加之近年来大规模的退耕还林（草）、生态移民等工程，土地利用类型发生了很大变化，这将对碳循环产生较大影响，因此，有必要在建立土地利用与碳吸收、碳排放对应关系的基础上，构建适合干旱、半干旱地区碳平衡特征的研究方法，以期为区域土地利用规划、生态系统服务价值的评定以及生态补偿机制的建立提供方法和数据支持，进一步完善碳循环研究体系。 以宁夏中部干旱带的典型县——盐池县、同心县、海原县为研究对象，利用气象资料、TM影像、MODIS产品、土壤数据及统计资料，综合运用遥感、地理信息系统、实地调查等手段，在对研究区的气象条件、潜在蒸散量、土地利用格局进行分析的基础上，从碳吸收、碳排放2个方面，对研究区不同地类的碳平衡特征进行了估算与分析，得到如下结论。 1)碳吸收精度检验显示:实测值与模拟值之间具有较高的线性相关性，相关系数R2等于0.6002，说明将CASA模型用于研究区碳吸收的模拟具有一定的可信性。 2)碳吸收强度(Carbon Absorption Intensity, CAI)的时序分析显示，在月际水平上，CAI与月份间表现出明显的倒U型关系。8月CAI最大，盐池、同心、海原县分别为35.80、35.75和46.93 gC/(m2·a)。在年际水平上，2000年各县的年均CAI较低，均小于70 gC/(m2·a)，2006年虽然有所增长，但幅度较低，2012年，CAI有了大幅的增长，与2000年相比，分别提高了约271.23％、208.01％和139.80％。空间分析显示，随着植被生长状态的好转，碳吸收强度的空间异质性更加明显。 3)各类土地利用类型的CAI存在差异，林地具有更高的生物量积累，因此，CAI最大，盐池、同心、海原县的3年（2000年、2006年、2012年）平均值分别为:120.7、210.0和243.7 gC/(m2·a)。其次为耕地，分别为:85.7、101.3和101.0 gC/(m2·a)。再次为草地，分别为:73.0、68.0和87.3 gC/(m2·a)。由于绿化植被，以及影像空间分辨率的限制，农村住宅、道路难以与周围的农田、草地精细区分，居民工矿用地也具有一定的碳吸收强度，分别为46.0、73.0和72.7gC/(m2·a)。随着时间的推移，各类土地利用类型的CAI均有所增加，但不同时期的变化幅度存在差异。考虑到各地类的面积不同，进一步分析各类土地对区域整体碳吸收量的贡献，得到由高到低的顺序为:草地＞耕地＞林地＞居民工矿用地。 4)碳吸收能力与地形因素关系明显，碳吸收强度对高程和坡度的响应分析显示，在低海拔（坡度）和高海拔（坡度）区，由于分别存在大量的耕地和林地，碳吸收能力较大。就坡向而言，盐池县碳吸收强度随坡向变化不明显，同心县和海原的碳吸收强度则表现为阴坡＞半阴半阳坡＞阳坡的规律。 5)各排放源的碳排放强度顺序为:工业及生活化石能源消费＞人畜呼吸＞土壤微生物呼吸＞畜禽养殖＞秸秆燃烧＞工业化石能源消耗。不同土地利用类型碳排放量，在大部分研究期内3个县表现出相同的规律，即:草地＞耕地＞居民工矿用地＞林地＞未利用地。 6)在研究期内，3个县的净碳量均为负值，碳吸收总量小于碳排放总量，研究区整体表现为碳的输出，但输出的数量呈递减的趋势，2000-2012年，盐池、同心、海原县分别下降了48.87％、26.89％和38.42％，主要源于碳吸收能力的逐渐提高，说明随着退耕还林（草）、生态移民等工程的实施，研究区植被的种类和数量都有了一定程度的恢复。不同土地利用类型的分析显示，林地基本表现为碳输入，而其他地类均表现为碳输出，其中，草地、耕地、未利用地的碳输出量随时间明显降低，而居民工矿用地碳输出量却有增加趋势，至2012年成为碳输出最多的用地类型。
碳平衡;CASA模型;土地利用;宁夏中部干旱带
宁夏大学
博士
草业科学
谢应忠
2015
中文
Q146
119
2015-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）