2000—2020年淮南矿区土地利用变化对碳源_碳汇时空格局的影响.pdf

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 2-1 2-0 6 修回日期:2 0 2 3-0 2-0 6 资助项目:平安煤炭开采工程技术研究院有限责任公司项目“淮南关闭矿井地质生态环境评价及综合治理技术研究”(HNKY-P G-WT-2 0 2 1-2 6 0);安徽省高校研究生科学研究项目(Y J S 2 0 2 1 0 4 0 8)第一作者:詹绍奇(1 9 8 8),男(汉族),安徽省金寨县人,学士,高级工程师,从事煤矿水害防治和煤矿生态环境保护。E m a i l:2 5 0 6 6 8 7 5 3 q q.c o m。通信作者:陈孝杨(1 9 7 6),男(汉族),安徽省合肥市人,博士,教授,从事矿山环境治理与场地污染控制研究。Em a i l:c h e n x y a u s t.e d u.c n。2 0 0 02 0 2 0年淮南矿区土地利用变化对碳源/碳汇时空格局的影响詹绍奇1,4,5,张旭阳2,陈孝杨2,3,周育智2,3,龙林丽2,徐燕飞1,4,5(1.平安煤炭开采工程技术研究院有限责任公司,安徽 淮南2 3 2 0 3 3;2.安徽理工大学 地球与环境学院,安徽 淮南2 3 2 0 0 1;3.安徽省高潜水位矿区水土资源综合利用与生态保护工程实验室,安徽 淮南2 3 2 0 0 1;4.安徽省煤矿绿色低碳发展工程研究中心,安徽 淮南2 3 2 0 0 0;5.淮南矿业(集团)有限责任公司,安徽 淮南2 3 2 0 0 1)摘 要:目的分析淮南矿区2 0 0 02 0 2 0年土地利用碳源/碳汇时空格局分布特征,为淮南市国土空间规划及未来低碳调控政策制定提供依据。方法以淮南矿区为研究对象,选取2 0 0 0,2 0 1 0,2 0 2 0年3期土地利用数据,以格网尺度量化不同土地利用变化发展阶段下碳源/碳汇/碳排放的时空格局,基于冷热点分析碳源/碳汇/碳排放的空间格局。结果2 0 0 02 0 2 0年,土地利用类型由单一用地为主转换多种土地利用类型同时发生,其中,建设用地面积增大,导致碳源效应增强,碳汇效应相对减弱,碳排放量持续增加,碳源年增加量为2.7 61 06t,碳汇年增加量仅为1 3 0t,碳排放年增加量为2.7 61 06t;碳源和碳排放空间分布特征基本一致,中部建成区和西北矿区是碳源和碳排放的主要集中区,碳汇主要聚集在东部、西部边缘区和西部部分矿区;中部建成区是碳源和碳排放的显著热点、热点区域,以显著热点变化特征为主;显著冷点和冷点主要分布在研究区东部、西部边缘区域和西北部分矿区。结论淮南矿区的碳减排和低碳效应需要着重关注北部大面积的平原耕地区域,控制该区域矿区煤炭资源开采和建设用地开发,应加快塌陷水域修复工作;南部城市化进程快速增加的同时需适度增加林地和草地等生产性碳吸收能力区域面积,避免建设用地无限制扩张。关键词:土地利用;碳源/碳汇;碳排放;冷热点;淮南矿区文献标识码:A 文章编号:1 0 0 0-2 8 8 X(2 0 2 3)0 3-0 3 1 0-1 0 中图分类号:X 1 7 1,X 3 2,S 1 5 7.4文献参数:詹绍奇,张旭阳,陈孝杨,等.2 0 0 02 0 2 0年淮南矿区土地利用变化对碳源/碳汇时空格局的影响J.水土保持通报,2 0 2 3,4 3(3):3 1 0-3 1 9.D O I:1 0.1 3 9 6 1/j.c n k i.s t b c t b.2 0 2 3.0 3.0 3 5;Z h a nS h a o q i,Z h a n gX u y a n g,C h e n X i a o y a n g,e ta l.E e f f e c t so fl a n d u s ec h a n g eo ns p a t i a la n dt e m p o r a lp a t t e r n so fc a r b o ns o u r c e s/s i n k s i nH u a i n a nm i n i n ga r e a f r o m2 0 0 0 t o2 0 2 0J.B u l l e t i no f S 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 1 0-3 1 9.E f f e c t so fL a n d u s eC h a n g eo nS p a t i a l a n dT e m p o r a lP a t t e r n so fC a r b o nS o u r c e s/S i n k s i nH u a i n a nM i n i n gA r e af r o m2 0 0 0t o2 0 2 0Z h a nS h a o q i1,4,5,Z h a n gX u y a n g2,C h e nX i a o y a n g2,3,Z h o uY u z h i2,3,L o n gL i n l i2,X uY a n f e i1,4,5(1.P i n ga nC o a lM i n i n gE n g i n e e r i n gT e c h n o l o g yR e s e a r c hI n s t i t u t eC o.,L t d.,H u a i n a n,A n h u i2 3 2 0 0 1,C h i n a;2.S c h o o l o fE a r t ha n dE n v i r o n m e n t,A n h u iU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y,H u a i n a n,A n h u i2 3 2 0 0 1,C h i n a;3.A n h u iE n g i n e e r i n gL a b o r a t o r yf o rC o m p r e h e n s i v eU t i l i z a t i o no fW a t e ra n dS o i lR e s o u r c e s&E c o l o g i c a lP r o t e c t i o n i nM i n i n gA r e aW i t hH i g hG r o u n d w a t e rL e v e l,H u a i n a n,A n h u i2 3 2 0 0 1,C h i n a;4.A n h u iC o a lM i n eG r e e na n dL o w-C a r b o nD e v e l o p m e n tE n g i n e e r i n gR e s e a r c hC e n t e r,H u a i n a n,A n h u i2 3 2 0 0 1,C h i n a;5.H u a i n a nM i n i n gI n d u s t r y(G r o u p)C o.,L t d.,H u a i n a n,A n h u i2 3 2 0 0 1,C h i n a)A b s t r a c t:O b j e c t i v eT h es 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 f l a n du s ec a r b o ns o u r c e s/s i n k si nt h eH u a i n a nm i n i n ga r e a f r o m2 0 0 0t o2 0 2 0w e r ea n a l y z e d,i no r d e r t op r o v i d eab a s i s f o rH u a i n a nC i t yst e r r i t o r i a l s p a t i a lp l a n n i n ga n df u t u r el o w-c a r b o nr e g u l a t i o np o l i c yf o r m u l a t i o n.M e t h o d sT h es t u d yw a sc o n d u c t e d i nt h eH u a i n a nm i n i n ga r e a.G r i d-s c a l e l a n du s ed a t a i n2 0 0 0,2 0 1 0,a n d2 0 2 0w e r eu s e dt oq u a n t i f yt h es p a t i a l a n d t e m p o r a l p a t t e r n so f c a r b o ns o u r c e s/s i n k s/e m i s s i o n su n d e rd i f f e r e n t s t a g e so f l a n du s e c h a n g ed e v e l o p m e n t.T h e s p a t i a l p a t t e r n s o f c a r b o ns o u r c e s/s i n k s/e m i s s i o n sw e r ed e t e r m i n e db a s e do nc o l d s p o t s a n dh o t s p o t s.R e s u l t s F r o m2 0 0 0t o2 0 2 0,t h e l a n du s e t y p es h i f t e df r o mas i n g l e l a n du s e t y p e t om u l t i p l el a n du s et y p e sa tt h es a m et i m e.T h ea r e ao fc o n s t r u c t i o nl a n di n c r e a s e d,l e a d i n gt oa ne n h a n c e dc a r b o ns o u r c ee f f e c t,ar e l a t i v e l yw e a k e rc a r b o ns i n ke f f e c t,a n dac o n t i n u o u s i n c r e a s e i nc a r b o ne m i s s i o n s,w i t ha na n n u a l i n c r e a s e i nc a r b o ns o u r c e so f2.7 61 06t,a na n n u a l i n c r e a s ei nc a r b o ns i n k so fo n l y1 3 0t,a n da na n n u a l i n c r e a s ei nc a r b o ne m i s s i o n so f2.7 61 06t.T h es p a t i 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 o u r c e sa n de m i s s i o n sw e r eb a s i c a l l yt h es a m e,w i t ht h ec e n t r a l b u i l t-u pa r e aa n dt h en o r t h w e s tm i n i n ga r e ab e i n gt h em a i nc o n c e n t r a t i o na r e a so fc a r b o ns o u r c e sa n de m i s s i o n s.C a r b o ns i n k sw e r em a i n l yc o n c e n t r a t e di nt h e e a s t e r na n dw e s t e r n f r i n g e a r e a s a n d t h ew e s t e r nm i n i n ga r e a.T h e c e n t r a l b u i l t-u pa r e ao f t h e s t u d ya r e aw a s a s i g n i f i c a n t h o t s p o t a r e a f o r c a r b o ns o u r c e s a n de m i s s i o n s,d o m i n a t e db ys i g n i f i c a n t h o t s p o t c h a n g ec h a r a c t e r i s t i c s.S i g n i f i c a n tc o l d s p o t sw e r em a i n l yl o c a t e di nt h ee a s t e r na n dw e s t e r n m a r g i n a la r e a so ft h es t u d ya r e aa n d i nt h en o r t h w e s tp a r to f t h em i n i n ga r e a.C o n c l u s i o nG r e a t e ra t t e n t i o ns h o u l db eg i v e nt ot h e c a r b o ne m i s s i o n r e d u c t i o na n d l o wc a r b o ne f f e c t o f t h eH u a i n a nm i n i n ga r e a i n t h e l a r g ep l a i na r e ao f f a r ml a n d i nt h en o r t h,a sw e l l a s t oc o n t r o l l i n gt h em i n i n go f c o a l r e s o u r c e s,t ot h ed e v e l o p m e n to f c o n s t r u c t i o nl a n d,a n dt or a p i dr e s t o r a t i o no f s u b s i d i z e dw a t e ra r e a s.W i t ht h er a p i di n c r e a s eo fu r b a n i z a t i o ni nS o u t h e r nC h i n a,t h e a r e ao f p r o d u c t i v e c a r b o na b s o r p t i o nc a p a c i t y f r o mf o r e s t l a n da n dg r a s s l a n ds h o u l db em o d e r a t e l yi n c r e a s e dt oa v o i du n l i m i t e de x p a n s i o no f c o n s t r u c t i o nl a n d.K e y w o r d s:l a n du s e;c a r b o ns o u r c e/s i n k;c a r b o ne m i s s i o n;c o l d s p o t a n dh o t s p o t;H u a i n a nm i n i n ga r e a 2 0 2 0年中国中央经济工作会议将“碳达峰、碳中和”列为2 0 2 1年的重点任务之一1。化石燃料的使用和土地利用方式改变是影响碳排放的主要原因,土地利用变化所引起的直接碳排放已成为全球第二大碳排放来源,极易造成全球气候变暖2。1 9世纪中叶工业革命以来,随着化石燃料的不断消耗,大气中C O2浓度大幅增加,全球平均温度增加了1.0 93-4。面对如此严峻的挑战,开展矿区城市区域土地利用碳排放研究,研究其土地利用方式与碳排放的关系对于推动中国各级政府制定区域碳减排等举措有重要意义。世界范围内,碳减排、土地利用碳排放效应等方面已成为当前的研究热点5-7。目前,国内外众多学者从不同视角对相关领域进行研究,重点聚焦于土地利用碳排放强度时空演变特征8-1 2、驱动因素1 3-1 7和碳足迹1 8-1 9等方面。彭文甫等2 0通过研究1 9 9 02 0 1 0年四川省土地利用变化的碳排放,明晰人类活动对生态环境扰动程度的影响;秦岩等2 1通过土地利用遥感数据,利用G I S技术分析2 0 0 02 0 1 8年长三角地区中心区的土地利用转移碳排放强度时空演变特征及其规律;牛亚文等2 2基于夜间灯光遥感数据,利用探索性空间数据和地理探测器对长株潭县域尺度土地利用碳排放空间异质性及其影响因素分析,发现碳排放空间上呈现自中部朝四周散弱的态势。国内外的研究主要集中于土地利用变化对碳排放的影响方面,对不同土地利用变化的格网尺度下的碳源/碳汇效应研究仍需进一步加强。淮南矿区煤炭资源丰富,是国家确定的1.4 01 09t级煤炭基地和6大煤电一体化基地之一2 3。煤炭资源开采对生态环境造成严重破坏:扰动原有的地形地貌结构和改变原有的土地利用方式,使大面积耕地沦为坑洼不平的荒滩、水塘、沼泽地等。据统计,矿山开采压占损毁耕地、林地、草地、其他地类面积高达1 95 0 1h m2,其 中,耕 地 和 林 地 占 损 毁 总 面 积 的9 9%2 4。小矿山重复开采,导致部分塌陷区已衔接成片、积水成湖2 4,严重影响淮南矿区的土地利用方式,进而对土地利用变化下的碳源/碳汇产生极大的影响。目前,国内的碳排放研究整体上尚处于探索阶段,主要集中于土地利用/覆盖变化对碳排放的影响方面,多属于某个具体区域,但以矿区城市为对象,构建格网尺度效应量化长时序土地利用碳源/碳汇时空格局研究较为欠缺。本文通过2 0 0 0,2 0 1 0,2 0 2 0年淮南矿区土地利用变化和矿区城市能源数据相结合,量化格网尺度下碳源/碳汇时空分布,分析2 0a内矿区城市土地利用变化碳源/碳汇时空格局。基于土地利用碳排放估算模型、碳排放格网尺度和冷热点空间格局等方法,揭示淮南矿区2 0a间土地利用碳源/碳汇时空格局分布特征,旨在为淮南市国土空间规划及未来低碳调控政策制定提供依据。113第3期 詹绍奇等:2 0 0 02 0 2 0年淮南矿区土地利用变化对碳源/碳汇时空格局的影响1 材料与方法1.1 研究区概况淮 南 矿 区 位 于 安 徽 省 北 部(1 1 6 2 1 0 5 1 1 7 1 2 3 0 E,3 1 5 4 0 8 3 3 0 0 2 6 N),境 内 地 势平坦,河网众多,煤田呈复向斜态,横跨淮河两岸,东西 长1 8 0 k m,南 北 宽1 52 5 k m,总 面 积 约32 0 0k m22 5。淮南地区属于暖温带半湿润季风气候,四季分明,雨量充沛,年平均气温1 6.6,年降雨量9 3 7mm,蒸发量16 0 0mm。煤矿为当地的经济快速发展做出了巨大贡献,同时也使得淮南市土地利用类型发生巨大变化,显著影响了淮南矿区碳排放态势(图1)。注:本图基于自然资源部标准地图服务系统G S(2 0 1 9)1 8 2 2号标准地图制作。下同。图1 淮南矿区概况F i g.1 O v e r v i e wo fH u a i n a nm i n ea r e a1.2 研究方法1.2.1 碳排放估算模型 土地利用的碳排放估算主要根据不同土地利用类型进行划分,主要涉及耕地、林地、草地、水域和建设用地的碳排放和碳吸收。耕地的农作物主要通过光合作用进行碳汇,但农作物生物量的碳汇效果不明显。因此,将林地、草地、水域作为碳汇,产生碳吸收;耕地、建设用地为主要碳源,产生碳排放。故土地利用的碳排放估算模型如下表达:Ct i=5i=1Aii(1)式中:Ct i为土地利用变化碳排放量;Ai为第i种土地利用类型(耕地、林地、草地、水域)面积;i为第i种土地利用类型的碳排放(吸收)系数。Cb=mjjj(2)式中:Cb为建设用地的碳排放量;mj为化石能源消费量;j为标准煤换算系数;j为碳排放系数。(1)耕地、林地、草地、水域的碳排放系数确定(表1)。表1 主要土地利用类型碳排放系数T a b l e1 T h ec a r b o ne m i s s i o nf a c t o r so fm a i n l a n du s e t y p e s土地利用类型碳排放系数/(k gm-2a-1)数据来源耕地0.0 4 97文献2 6林地-0.0 5 86文献2 7草地-0.0 0 21文献2 0水域-0.0 2 53文献2 7(2)建设用地碳排放系数确定。建设用地是人类活动的产物,承载着大量人类所消耗的能源,不可直接利用建设用地面积计算,只能通过建设用地此过程中所消耗的能源间接估算碳排放,需将煤炭、石油和天然气等能源消费量换算成标准煤,按照各种能源折标准煤及碳排放参考系数2 8(表2)。表2 各种能源折标准煤及碳排放参考系数T a b l e2 V a r i o u s e n e r g ys o u r c e s c o n v e r t e d i n t os t a n d a r dc o a l a n dc a r b o ne m i s s i o nr e f e r e n c e f a c t o r s能量类型标准煤系数/(k gk g-1)(以标准煤计)C F(k Jk g)平均低位发热量C C单位热值含碳量/t(1 01 2J)-1(以C计)碳氧化率/%碳排放系数/(k gk g-1m-3)(以C O2计)原 煤0.7 1 432 09 0 82 6.3 70.9 41.9 0 03汽 油1.4 7 144 30 7 01 8.90.9 82.9 2 51煤 油1.4 7 144 30 7 01 9.50.9 83.0 1 79柴 油1.4 5 714 26 5 22 0.20.9 83.0 9 59天然气1.3 3 003 89 3 11 5.30.9 92.1 6 221.2.2 碳排放格网尺度 通过A r c G I S1 0.6软件将土地利用碳排放结果进行格网量化,基于研究区总面积建立5 0 0m为单元的格网进行可视化,进而探究格网尺度碳排放空间分布特征。1.2.3 冷 热 点 格 局 分 析 热 点 分 析(G e t i s-O r dG*i)2 9常用于识别冷点区和热点区空间分布的工具,本文用热点分析反映淮南矿区碳源/碳汇是否具有高值集聚(热点)和低值集聚(冷点)的现象,以确定高值区和低值区在空间上发生聚类的位置。G*i的统计学意义可用标准化Z值来检验,Z值为正且值越高,表明高值(热点)的聚类越紧密,Z值为负且值越低,表明低值(冷点)的聚类越紧密。213 水土保持通报 第4 3卷G*i=nj=1wi jxjnj=1xj(2)Z(G*i)=nj=1wi jxj-Xnj=1wi jnnj=1w2i j-(nj=1wi j)2/(n-1)(3)S=1n-1nj=1x2j-(X)2(4)式中:G*i为斑块i的聚集指数;wi,j是栅格i和j之间的空间权重;栅格i和栅格j距离在规定范围内,wi j=1,否则wi j=0;n为斑块总个数;X为空间内所有板块的均值;S为所有斑块属性值的标准差。低值区(冷点)和高值区(热点)的聚类特征,可通过Z值进行判定。参考前人研究3 0,进行碳源/碳汇分区(表3)。表3 碳源/碳汇冷热点分区T a b l e3 C a r b o ns o u r c e/s i n kc o l dh o t s p o t z o n i n g类 别Z(G*i)分级极显著热点显著热点冷点显著冷点极显著冷点碳 汇0(0,02(-2,-5(-5,-1 0-1 0碳 源5.5(5.5,3(3,0.7(0.7,-0.6-0.6碳排放5(5,2.5(2.5,0.6(0.6,-0.6-0.61.3 数据来源土地利用遥感影像数据来源3 1,数据为L a n d s a t 5TM/8O L I,分辨率为3 0m,总体精度为7 9.3 1%;能源数据来源于淮南市统计年鉴(2 0 0 02 0 2 0年);水泥数据来源于淮南市国民经济和社会发展统计公告;标准煤转换系数来源于 综合能耗计算通则(G B/T 2 5 8 9-2 0 2 0);研究区矢量边界为淮南市行政区边界和淮南矿区边界;各种能源折标准煤及碳排放参考系数中平均低位发热量C F(k J/k g)和单位热值含碳量(C C(T c/T J)来自 中国能源统计年鉴(2 0 1 6年),碳氧化率(%)和碳排放系数(k g/k g,以C O2计)来自 国家温室气体清单指南(国家发改委2 0 1 11 0 4 1号)(国家发改委,2 0 1 1年);鉴于2 0 0 0年部分能源数据缺失,因此2 0 0 0年能源消耗仅考虑煤炭消耗量。2 结果与分析2.1 淮南矿区土地利用变化分析2 0 0 02 0 2 0年淮南矿区土地利用空间分布主要以耕地、水体和建设用地为主,其中,耕地面积占主导地位;水体呈聚集分布,主要分布在研究区东部、西部及西北矿区;建设用地主要集中在研究区中部建成区,其他土地利用类型呈斑块状分布特征。耕地、水体和建设用地面积之和超过了研究区总面积的9 0%,其中,耕地面积占总面积的7 0%以上(图2 e)。2 0 0 02 0 1 0年,耕地和草地面积减少,林地、水域、建设用地面积增加,其中水域增加面积最多,为4 5.9 2 7k m2,面积变化率为1.2 8%;耕地减少面积最多,为1 6 3.4 2 1k m2,变化率为4.5 5 5%。2 0 1 02 0 2 0年,耕地、林地、草地面积 均 减 少,减 少 面 积 分 别 为1 4 7.2 3 2,1.3 4 6,1.0 7 7k m2,变化率分别为4.1 0 4%,0.0 3 8%,0.0 3 0%;建设用地增加面积最多,增加面积为1 0 5.2 9 4k m2,变化率为2.9 3 5%,水体面积增加4 4.3 6 1k m2,变化率为1.2 3 6%。2 0 0 02 0 2 0年,除建设用地和水体外,其他用地类型整体呈下降趋势;耕地面积变化幅度最大,减少了3 1 0.6 5 3k m2,水体面积增加了9 0.2 8 8k m2,建设用地面积增加了2 1 7.8 3 0k m2,林地和草地由于基期面积较小,转移面积呈小幅变化趋势。图2 2 0 0 02 0 2 0年淮南矿区土地利用时空格局分布F i g.2 S p a t i o t e m p o r a l d i s t r i b u t i o no f l a n du s ep a t t e r ni nH u a i n a nm i n i n ga r e af r o m2 0 0 0t o2 0 2 0313第3期 詹绍奇等:2 0 0 02 0 2 0年淮南矿区土地利用变化对碳源/碳汇时空格局的影响2.2 土地利用碳排放强度核算通过对3个不同年份的耕地和建设用地的碳排放量和林地、草地、水域的碳吸收量进行估算,统计2 0 0 02 0 2 0年研究区土地利用净碳排放量(表4)。2 0 0 02 0 2 0年碳源/碳汇可以看出,建设用地上的人类活动是形成碳排放的最主要碳源,超过了碳源总量的9 8%,且呈持续增长态势;碳汇部分,水域对碳吸收的贡献度最大,超过了碳汇总量的8 3%;草地和林 地 的 碳 吸 收 量 较 小,最 高 不 超 过1 7%。由2 0 0 02 0 2 0年碳源可知,淮南矿区土地利用碳排放总量呈快速增长阶段,2 0 0 02 0 2 0年由9.3 81 06t增长至6.4 41 06t,年增长率为2 9.3 9%,其中耕地碳排放量逐渐呈下降趋势,建设用地碳排放快速增长,究其原因,2 0 0 0年之后淮南市大力发展煤炭行业,特别是2 0 0 22 0 1 2年煤炭行业“黄金期”煤炭资源开采和消耗都有了质的增加。2 0 0 02 0 2 0年,净碳排放量同样持增长态势,由9.3 71 06t增长至6.4 51 07t,年增长率为2 9.4 1%。表4 2 0 0 02 0 2 0年淮南矿区土地利用碳排放T a b l e4 C a r b o ne m i s s i o n s f r o ml a n du s e i nH u a i n a nm i n i n ga r e a,f r o m2 0 0 0t o2 0 2 01 03t年份碳 源耕 地建设用地碳排放总量碳 汇林 地草 地水 域碳吸收总量净 碳排放量2 0 0 01 4 2.1 392 3 5.2 193 7 7.3 4-0.9 8-0.0 0 42-5.5 9-6.5 793 7 0.7 62 0 1 01 3 4.0 14 40 0 4.8 44 41 3 8.8 4-1.3 2-0.0 0 24-6.7 5-8.0 74 41 3 0.7 72 0 2 01 2 6.6 96 43 7 3.5 96 45 0 0.2 8-1.2 4-0.0 0 02-7.8 7-9.1 16 44 9 1.1 6 注:淮南市2 0 0 0年能源数据不全,通过与2 0 1 0年的增长比率计算可得,且仅统计煤炭、电力和水泥能源数据。2.3 土地利用碳源/碳汇时空格局2.3.1 土地利用碳源时空格局 通过A r c G I S1 0.6将土地利用碳源格网化得到2 0 0 02 0 2 0年土地利用碳源时空格局,基于自然断点法将土地利用碳源划分为5个等级(图3)。土地利用碳源时空分布特征显著,整体分布趋势一致,碳源主要以研究区中部和西部为主,西北部有大面积斑块聚集,南部区域碳源排放量少。2 0 0 02 0 2 0年(图3 d),碳源时空变化特征明显,主要以朝西北部和中部区域扩张,其中,中部碳源增加显著,西北和北部区域主要以斑块状聚集。图3 2 0 0 02 0 2 0年淮南矿区土地利用碳源和土地利用转移碳源分布F i g.3 D i s t r i b u t i o no f l a n du s e c a r b o ns o u r c e s a n d l a n du s e t r a n s f e r c a r b o n s o u r c e s i nH u a i n a nm i n i n ga r e a f r o m2 0 0 0t o2 0 2 0413 水土保持通报 第4 3卷2.3.2 土 地 利 用 碳 汇 时 空 格 局 通 过 对2 0 0 02 0 2 0年土地利用碳汇进行格网化发现,研究区碳汇整体分布特征基本保持一致,主要以研究区东部和西部边缘地区和西部矿区分布为主,研究区中部有斑块状聚集成面分布,但格网区域相对较小(图4)。2 0 0 02 0 2 0年土地利用碳汇变化总体呈增长趋势,呈西北多,东南少,主要以西部矿区增加为主;其中,西北煤矿以顾桥煤矿、潘集煤矿、张集煤矿、谢桥煤矿和刘庄煤矿碳汇面积持续增加,中部有两块大面积碳汇斑块聚集,东部区域有小面积碳汇斑块呈零星分布。图4 2 0 0 02 0 2 0年淮南矿区土地利用碳汇和土地利用转移碳汇分布F i g.4 D i s t r i b u t i o no f l a n du s ec a r b o ns i n ka n d l a n du s e t r a n s f e rc a r b o ns i n k i nH u a i n a nm i n i n ga r e a f r o m2 0 0 0t o2 0 2 02.3.3 土地利用碳排放时空格局 通过对2 0 0 02 0 2 0年土地利用碳排放格网化发现,2 0 0 02 0 2 0年碳排放空间分布特征基本一致,主要以中部和西北部分区域分布为主,东部和南部区域碳排放量相对较少(图5)。2 0 0 02 0 1 0年,碳 排 放 量 大 幅 增 加,主 要以研究区中部大面积建成区排放,西北部矿区也有大面积碳排放斑块聚集,且呈不断增加态势。2 0 1 02 0 2 0年,碳排放量呈持续增加趋势,中部建成区面积不断朝外扩张,碳排放量不断上升,西部矿区土地利用方式改变,导致碳排放量增加,且谢桥煤矿、罗园连塘李勘查区碳排放大面积聚集。由图5 d可知,2 0 0 02 0 2 0年,西部矿区碳排放量大面积分布,矿区重心不断朝西部迁移,中部区域碳排放量呈骤增,且建设用地不断朝南部扩张。2.4 冷热点格局分析2.4.1 碳源冷热点格局分析 利用 热点分析工具,通过绘制碳源格网尺度下2 0 0 02 0 2 0年3期碳源冷热点集聚图(图6),以探究碳源在空间上集聚特征。2 0 0 02 0 2 0年碳源的冷热点(显著冷点、冷点、不显著区、热点、显著热点)粒度(图6 e)。从空间上可知,碳源冷热点空间分布特征基本保持一致,显著冷点和冷点占研究区的主导地位,且显著冷点呈持续增长趋势,热点和显著热点聚集在研究区中部和西部矿区,热点粒度呈上升趋势。2 0 0 02 0 2 0年,热点和显著热点变化显著,主要以中部显著热点和西北部矿区显著热点扩张为主,显著冷点面积也大幅增加,且不断扩张。2.4.2 碳汇冷热点格局分析 通过2 0 0 02 0 2 0年3期碳汇冷热点空间格局发现,碳汇在空间上呈聚集特征,以显著热点分布为主(图7)。不显著区、冷点、显著冷点相对集中,显著冷点和冷点主要分布在研究区东部、西部边缘区域和西北部分矿区,其中,以顾桥煤矿、潘集煤矿、新集煤矿、张集煤矿、谢桥煤矿和刘庄煤矿等区域扩张为主。2 0 0 02 0 2 0年。研究区主要以显著冷点和冷点变化为主,特别是西北部分煤矿,显著冷点相对聚集,衔接成面。由图7 e可知,碳汇显著热点粒度逐渐减少,不显著区和热点粒度逐渐增加,但显著热点粒度占主导地位。513第3期 詹绍奇等:2 0 0 02 0 2 0年淮南矿区土地利用变化对碳源/碳汇时空格局的影响图5 2 0 0 02 0 2 0年淮南矿区土地利用碳排放和土地利用转移碳排放分布F i g.5 D i s t r i b u t i o no f l a n du s ec a r b o ne m i s s i o n sa n d l a n du s e t r a n s f e rc a r b o ne m i s s i o n s i nH u a i n a nm i n i n ga r e a f r o m2 0 0 0t o2 0 2 0图6 2 0 0 02 0 2 0年淮南矿区碳源和碳源转移冷热点F i g.6 C a r b o ns o u r c e,c o l dh o t a n ds p o t so f c a r b o ns o u r c e t r a n s f e r i nH u a i n a nm i