鄱阳湖地区典型湿地碳储量时空演变与情景预测.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 0-2 3 修回日期:2 0 2 3-0 1-1 0 资助项目:国家自然科学基金项目“农业开发模式对长江中下游典型湿地越冬白头鹤栖息地影响研究”(3 2 0 7 1 6 0 0),“越冬珍稀鹤类地理分布低自然湿地土地利用变化的响应机制”(4 1 5 7 1 1 0 1);安徽省高校自然科学研究项目(K J 2 0 2 0 A 0 1 1 2);安徽省自然资源科技项目(2 0 2 2-k-1)第一作者:卫泽柱(1 9 9 9),男(汉族),安徽省合肥市人,硕士研究生,研究方向为土地生态和土地信息化。E m a i l:2 2 7 6 7 9 6 0 9 8q q.c o m。通信作者:董斌(1 9 7 0),男(汉族),安徽省合肥市人,博士,教授,主要从事测绘地理信息技术研究。E m a i l:d n h y 1 2 3s i n a.c o m。鄱阳湖地区典型湿地碳储量时空演变与情景预测卫泽柱1,董 斌1,许海锋1,徐志立2,陆志鹏1,刘 筱1(1.安徽农业大学 理学院,安徽 合肥2 3 0 0 3 6;2.安徽农业大学 资源与环境学院,安徽 合肥2 3 0 0 3 6)摘 要:目的分析鄱阳湖湿地生态系统碳储量时空特征,为下一步鄱阳湖地区湿地保护,实现区域“碳达峰、碳中和”提供科学依据。方法结合I n V E S T和G e o S o S-F L U S模型,计算2 0 0 02 0 2 0年鄱阳湖地区典型湿地碳储量,并预测自然发展情景与生态保护情景下2 0 3 0年碳储量变化。借助地理探测器模型,探究碳储量变化的驱动因素。结果2 0 0 0,2 0 1 0,2 0 2 0年鄱阳湖地区典型湿地碳储量分别为2.4 21 06,2.4 81 06,2.4 61 06t。高碳储量集中于中西部林地,低碳储量集中于中东部、西部和北部的湖泊水域。土地利用是碳储量转移的主导因素,其中沼泽草地、沼泽地、林地、耕地对碳储量转移的解释力依次降低。相较于自然发展情景,生态保护情景2 0 2 02 0 3 0年碳储量变化速率由-1 7.8 1%变化为-1.0 9%。结论合理的生态保护政策可以有效地保障湿地的固碳能力,应强化国土用途管制,落实生态保护措施,为提升区域碳储能力提供保障。关键词:土地利用转移;碳储量;鄱阳湖地区典型湿地;I n V E S T模型;G e o S o S-F L U S模型;地理探测器文献标识码:A 文章编号:1 0 0 0-2 8 8 X(2 0 2 3)0 3-0 2 9 0-1 1 中图分类号:X 1 7 1.1,X 3 6,S 1 5 7.4文献参数:卫泽柱,董斌,许海锋,等.鄱阳湖地区典型湿地碳储量时空演变与情景预测J.水土保持通报,2 0 2 3,4 3(3):2 9 0-3 0 0.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 5 2 6.0 0 3;W e iZ e z h u,D o n gB i n,X uH a i f e n g,e t a l.S p a t i o-t e m p o r a l e v o l u t i o na n ds c e n a r i op r e d i c t i o no f c a r b o ns t o r a g e i n t y p i c a lw e t l a n d s i nP o y a n gL a k er e g i o nJ.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 n,2 0 2 3,4 3(3):2 9 0-3 0 0.S p a t i o-t e m p o r a lE v o l u t i o na n dS c e n a r i oP r e d i c t i o no fC a r b o nS t o r a g e i nT y p i c a lW e t l a n d s i nP o y a n gL a k eR e g i o nW e iZ e z h u1,D o n gB i n1,X uH a i f e n g1,X uZ h i l i2,L uZ h i p e n g1,L i uX i a o1(1.C o l l e g eo fS c i e n c e,A n h u iA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y,H e f e i,A n h u i2 3 0 0 3 6,C h i n a;2.S c h o o l o fR e s o u r c e sa n dE n v i r o n m e n t,A n h u iA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y,H e f e i,A n h u i2 3 0 0 3 6,C h i n a)A b s t r a c t:O b j e c t i v eT h e t e m p o r a l a n ds p a t i a l c h a r a c t e r i s t i c so f c a r b o ns t o r a g e i nt h eP o y a n gL a k ew e t l a n de c o s y s t e m w e r ea n a l y z e di no r d e rt op r o v i d es c i e n t i f i c a l l yb a s e dr e c o mm e n d a t i o n st op r o t e c tP o y a n gL a k ew e t l a n d s i nt h e f u t u r ea n dt op r o d u c e r e g i o n a l“c a r b o np e a ka n dc a r b o nn e u t r a l i t y”.M e t h o d sI n V E S Ta n dG e o S o S-F L U Sm o d e l sw e r ec o m b i n e dt oc a l c u l a t ec a r b o ns t o r a g eo ft y p i c a lw e t l a n d si nt h eP o y a n gL a k er e g i o nf r o m2 0 0 0 t o2 0 2 0,a n d t op r e d i c t c a r b o ns t o r a g e c h a n g e s i n2 0 3 0u n d e rn a t u r a l d e v e l o p m e n t s c e n a r i o sa n de c o l o g i c a l p r o t e c t i o ns c e n a r i o s.T h e f a c t o r sd r i v i n gc a r b o ns t o r a g ec h a n g e sw e r ed e t e r m i n e db ym e a n so ft h eg e o g r a p h i cd e t e c t o rm o d e l.R e s u l t s T h ec a r b o nr e s e r v e so ft y p i c a lw e t l a n d si nt h eP o y a n gL a k er e g i o n i n2 0 0 0,2 0 1 0a n d2 0 2 0w e r e 2.4 21 06t 2.4 81 06t a n d2.4 61 06t,r e s p e c t i v e l y.T h eh i g hc a r b o nr e s e r v e sw e r e c o n c e n t r a t e d i n t h e c e n t r a l a n dw e s t e r n f o r e s t s,w h i l e t h e l o wc a r b o nr e s e r v e sw e r e c o n c e n t r a t e d i nt h ee a s t,c e n t r a l,w e s t e r na n dn o r t h e r nl a k e s.L a n du s ew a s t h ed o m i n a n t f a c t o ra f f e c t i n gc a r b o ns t o r a g et r a n s f e r.T h ee x p l a n a t o r yp o w e ro fv e g e t a t i v ec o v e rt y p ew i t hr e s p e c tt oc a r b o ns t o r a g et r a n s f e rf o l l o w e dt h eo r d e ro fm a r s hg r a s s l a n d m a r s h l a n df o r e s tl a n dc u l t i v a t e dl a n d.C o m p a r e dw i t ht h en a t u r a ld e v e l o p m e n t s c e n a r i o,t h ec h a n g er a t eo f c a r b o ns t o r a g ef o r t h ee c o l o g i c a lp r o t e c t i o ns c e n a r i oc h a n g e df r o m-1 7.8 1%t o-1.0 9%d u r i n gt h ep e r i o df r o m2 0 2 0t o2 0 3 0.C o n c l u s i o nR e a s o n a b l ee c o l o g i c a lp r o t e c t i o np o l i c i e sc a ne f f e c t i v e l yg u a r a n t e et h ec a r b o ns e q u e s t r a t i o nc a p a c i t yo fw e t l a n d s.L a n du s ec o n t r o lp r a c t i c e ss h o u l db es t r e n g t h e n e da n de c o l o g i c a lp r o t e c t i o n m e a s u r e ss h o u l d b ei m p l e m e n t e da sa st og u a r a n t e ei m p r o v e m e n t i nr e g i o n a l c a r b o ns t o r a g ec a p a c i t y.K e y w o r d s:l a n du s et r a n s f e r;c a r b o ns t o r a g e;t y p i c a lw e t l a n do fP o y a n gL a k e;I n V E S Tm o d e l;G e o S o S-F L U Sm o d e l;g e o g r a p h i cd e t e c t o r 全球碳排放治理正处于转型期,寻求有效协调的治理方案和技术成为有待解决的关键问题1。实现“碳达峰、碳中和”的关键是碳减排和碳增汇,而不同类型生态系统在碳减排和碳增汇上存在显著差异2。因此,定量估算湿地生态系统碳储量时空转移特征,分析其碳储量转移驱动因素,对相应生态系统碳储量计算有重要参考作用,对区域碳排放减量和碳汇增量有重要意义。目前,生态系统碳储量估算主要采用实地取样样方法3、碳通量监测法4及模型演算法5。实地采样法是以人工调查为主,基于资源现状布设调查样方,以样方为基准推算区域碳储总量,该方法工作量大,数据采样周期长。碳通量监测法是采用以激光点云等现代测量技术推算区域碳储量,该方法精度较高,但是对于采样仪器要求较高。相较于前两种方法,模型演算法操作便捷,可以从时空角度分析碳储量变化特征。近年来,国内外学者应用模型演算法从多个方面评估生态系统碳储量变化。估算红树林6、城市森林7、国家公园等8不同生态系统研究对象的碳储量变化特征,探究土地利用9、植物光合作用1 0、气候变化等1 1因素对碳储量转移的影响机制,这些应用模型演算对生态系统碳储量展开的研究,为我们研究鄱阳湖地区典型湿地碳储量提供了理论支撑,具有重要的参考意义。国内外学者在森林1 2、农田1 3、草原等1 4生态系统碳储量方面做了大量研究,但湿地生态系统碳储量研究较为欠缺。此外,大部分学者在探究生态系统碳储量转移驱动力时,缺少对驱动因素的空间异质性的考虑,缺少对驱动因素间交互叠加效应的研究。本文以鄱阳湖地区典型湿地的陆地生态系统碳储量为 研 究 对 象,结 合I n V E S T模 型 和G e o S o S-F L U S模型技术,耦合长时间、多尺度的土地利用变化和碳储量演变,分析碳储量变化趋势及发展方向。借助地理探测器模型,综合考虑驱动因子间的交互叠加效应,分析碳储量转移的驱动因子及其交互作用。结合自然发展情景和生态保护情景对比分析,分析鄱阳湖湿地碳储量变化的生态保护政策驱动因素,为下一步鄱阳湖地区湿地保护提供科学依据。1 材料与方法1.1 研究区概况鄱阳湖国家级自然保护区,位于江西省鄱阳湖西北部,地理坐标 为1 1 5 4 7 1 1 6 4 5 E和2 8 2 2 2 9 4 5 N,由蚌湖、大汊湖、大湖池、沙湖、常湖池、中湖池、象湖、梅西湖、朱市湖组成1 5。本文以鄱阳湖国家级自然保护区(由蚌湖、沙湖、朱市湖、大湖池、中湖池、常湖池、象湖、梅西湖、大汊湖组成,图1)界线为基础,沿湖泊河流走向和地势起伏向外扩张约1k m(东南方向扩张约5k m),选为本文研究区,面积约为4 19 9 3h m2。研究区包含整个鄱阳湖国家级保护区,为区分二者,下文中研究区统称为鄱阳湖地区典型湿地。鄱阳湖地区典型湿地属亚热带季风气候,年平均气温为1 7.6,年均降水量为16 1 4.3 mm,境内气候温和、降水充沛、光照充足1 6。鄱阳湖地区典型湿地的地形以平原和盆地为主,部分山地地形集中分布于中部及北部。研究区内湿生草甸、森林、湖泊资源丰富,动植物资源种类繁多。1.2 数据来源研究使用的土地利用数据来源于地理空间数据云(h t t p:www.g s c l o u d.c n/)平台,空间分辨率为3 0m3 0 m,以L a n d s a t45,TM和L a n d s a t8,O L I T I R S影像为主要数据源,通过解译获得鄱阳湖地区典型湿地2 0 0 0,2 0 1 0,2 0 2 0年3期土地利用类型图,土地利用类型包括水域、建设用地、耕地、林地、沼泽草地、沼泽地。研究选用人均G D P、河流、路网、坡度、坡向、年均降水量、人口密度作为土地利用的驱动因子,数据来源于中国科学院资源环境科学与数据中心(h t t p:w w w.r e s d c.c n/)。为了确保数据的一致性,在研究中对数据进行了重采样,规定数据的空间分辨率为3 0m 3 0m,投影坐标采用WG S_19 8 4_U TM_Z o n e_5 0N。碳密度数据包括不同土地利用类型的地上碳密度、地下碳密度、土壤碳密度、死亡有机物碳密度4个碳库1 7。本文所使用的水域、建设用地、沼泽草地的碳密度根据张凯琪等1 8的研究得到;耕地、林地的碳密度数据根据李克让等1 9的研究得到;沼泽地的碳192第3期 卫泽柱等:鄱阳湖地区典型湿地碳储量时空演变与情景预测密度根据揣小伟等2 0、朱文博等2 1的研究得到。为了得到较为准确的碳储量估算值,本研究借助碳密度修正公式对参考的碳密度值进行了修正(表1)。计算公式如下:KB P=6.7 8 9e0.0 0 54MA P6.7 8 9e0.0 5 4MA P*(1)KB T=2 8MATA+3 9 82 8MATB+3 9 8(2)KB=KB PKB T(3)KS=3.3 9 68PA+39 9 6.13.3 9 68PB+39 9 6.1(4)式中:MA P为地区的年均降水量(mm);MAT为区域的年均气温();KB P为根据年均降水量得到的地上生物量碳密度修正系数;KB T为依据年均气温计算出的地上生物量碳密度修正系数;KB为地上生物量碳密度修正系数;KS为土壤碳密度修正系数2 2。注:本图源于地理空间数据云,并基于自然资源部标准地图服务系统G S(2 0 1 9)3 3 3 3号标准地图校准制作,下同。图1 鄱阳湖地区位置及典型湿地分布F i g.1 L o c a t i o na n dd i s t r i b u t i o no f t y p i c a lw e t l a n d s i nP o y a n gL a k e r e g i o n表1 鄱阳湖地区典型湿地各土地利用类型碳密度T a b l e1 C a r b o nd e n s i t yo f l a n du s e t y p e sa t t y p i c a lw e t l a n d i nP o y a n gL a k ea r e at/h m2土地利用类 型地上碳密度地下碳密度土壤碳密度死亡有机物碳密度水 域2.2 41.9 20.0 00.0 0建设用地9.1 80.7 50.8 90.0 0耕 地8.5 78.3 61 2 4.8 00.0 0林 地7 9.3 42 3.6 51 9 4.8 70.0 0沼泽草地2.4 11 0.8 55 3.5 71.0 0沼泽地3 1.0 05.0 09 1.9 00.0 01.3 研究方法1.3.1 土地利用变化情景模拟 本研究中依据国内外 已 有 的 土 地 利 用 变 化 情 景 方 案 设 计 的 研 究 成果2 3,结合研究区降水充沛,经济缓慢增长,人口密度较低,沼泽草地退化等特征,综合考虑研究区资源环境条件和社会经济技术因素。将研究区设置了两种模拟情景,自然发展情景和生态保护情景。(1)自然发展情景(Q1)是基于当前土地利用现状和自然条件,允许研究区内林地、沼泽草地、水域的转入转出。根据鄱阳湖地区典型湿地2 0 1 02 0 2 0年土地利用转移矩阵的变化趋势,预测2 0 3 0年各类土地利用类型的面积(表2)。(2)生态保护情景(Q2)是模拟鄱阳湖地区典型湿地2 0 2 02 0 3 0年的生态保护政策下土地利用类型的转移趋势,即加强对林地、沼泽草地、水域的保护,减少研究区沼泽草地和林地的退化,约束建设用地的无序扩张。规定林地、沼泽草地、水域资源转出面积的范围为2 0 2 0年3类土地面积的0%4 0%,将建设用地的邻域因子参数下调为0.4(表2)。表2 生态保护情景下土地利用转移限制矩阵T a b l e2 R e s t r i c t i o nm a t r i xo f l a n du s e t r a n s f e ru n d e re c o l o g i c a lp r o t e c t i o ns c e n a r i o项 目水 域建设用地耕 地林 地沼泽草地沼泽地水 域100110建设用地011001耕 地011001林 地100110沼泽草地100110沼泽地011001292 水土保持通报 第4 3卷1.3.2 基于G e o S o S-F L U S模型的土地利用变化模拟 本研究采用G e o S o S-F L U S模型分别预测了两种情景下鄱阳湖地区典型湿地2 0 3 0年土地利用状况,主要包括以下几个方面。(1)遥 感 影 像 预 处 理。研 究 数 据 选 用2 0 0 0,2 0 1 0,2 0 2 0年3期同时间段遥感影像,经过大气校正、影像增强、影像融合、影像裁剪等处理,使用E N V I5.2软件解译得到3期土地利用栅格数据(表3)。表3 鄱阳湖地区典型湿地遥感解译标志T a b l e3 R e m o t e s e n s i n g i n t e r p r e t a t i o nm a r k e r so f t y p i c a lw e t l a n d s i nP o y a n gL a k er e g i o n土地利用类型解译标志实地调查标志颜 色特 征 水 域青色、浅蓝色主要为湖泊水面及河流建设用地蓝白色、白色边界清晰,散落分布耕 地浅绿色、浅红色影像纹理细腻,规则分布于居民区附近林 地深红色、红色影像边界较为模糊,多分布于高程较高的山区沼泽草地红色、淡红色沿河流走向呈带状分布沼泽地灰色岸边零散分布,边界较为明显 (2)适宜性处理。本研究使用德尔菲法,以专家匿名函件征询的形式,从空间格局、社会经济、气候环境等诸多影响因子中筛选土地利用、河流分布、距离道路距离、人均G D P、坡向、坡度、人口密度、年均降水、年均气温作为土地利用变化驱动力(表4)。借助G e o S o S-F L U S模型中的神经网络算法(ANN)训练2 0 3 0年土地利用类型的适宜性概率。本文采用随机取样的方式,选用1 0%的栅格数据作为训练样本,计算各类土地类型的适宜性概率,即得到每类土地利用类型在单个像元上出现的概率。表4 土地利用情景模拟驱动因素T a b l e4 D r i v i n gf a c t o r so f l a n du s e s c e n a r i o s i m u l a t i o n数据类型 数据名称 数据格式 土地利用数据土地利用数据3 0m分辨率栅格人均G D P1k m分辨率栅格人口密度1k m分辨率栅格社会经济数据距离铁路距离矢量数据距离国道距离矢量数据距离省道距离矢量数据D EM9 0m分辨率栅格坡 度9 0m分辨率栅格气候环境因子坡 向9 0m分辨率栅格年均降水量1k m分辨率栅格河流分布矢量数据 (3)限制条件设置。通过设置土地利用转移限制矩阵,确定自然发展情景(Q1)和生态 保护情景(Q2)下各类土地类型转入转出的条件。矩阵中0代表无法转入/转出,矩阵中1代表允许转入/转出;通过设置邻域因子参数,确定各类土地类型在转入/转出中的权重,参数的值域为0,1,值越大代表转移权重越高;通过计算k a p p a系数,检验模拟结果的精度,经2 0 2 0年 鄱 阳 湖 地 区 典 型 湿 地 土 地 利 用 现 状 与F L U S模拟土地利用现状对比,得到k a p p a系数为0.8 9,预测具有可信度(图2)。1.3.3 基于I n V E S T模型的碳储量估算 本文使用I n V E S T模型计算鄱阳湖地区典型湿地的碳储量变化状况。基于碳密度表和土地利用数据,计算研究区的碳储量,分析研究区碳储量的时空变化。I n V E S T模型的碳储存模块将生态系统的碳储量分成4个部分:地 上 碳(Ca b o v e)、地 下 碳(Cb e l o w)、土 壤 有 机 碳(Cs o i l)、死亡有机碳(Cd e a d)2 4,计算公式如下:Ci=Ca b o v e+Cb e l o w+Cs o i l+Cd e a d(5)C=ni=1CiAi(6)式中:i为某种土地利用类型;Ci为i种土地利用类型的碳密度;Ca b o v e为地上碳密度(t/h m2);Cb e l o w为地392第3期 卫泽柱等:鄱阳湖地区典型湿地碳储量时空演变与情景预测下碳密度(t/h m2);Cs o i l为土壤碳密度(t/h m2);Cd e a d为死亡有机碳密度(t/h m2);C为研究区生态系统的总碳储量(t);n为土地利用类型数量,本文设置为6;Ai为第i类土地面积(h m2)。图2 2 0 2 0年鄱阳湖地区典型湿地土地利用现状与F L U S模拟对比F i g.2 C o m p a r i s o no f l a n du s e s t a t u so f t y p i c a lw e t l a n d s i nP o y a n gL a k e r e g i o n i n2 0 2 0a n dF L U Ss i m u l a t i o n1.3.4 基于地理探测器的碳储量驱动力分析 地理探测器模型是通过分析因变量与自变量在空间格局上的相关性和异质性,探究因变量对自变量的解释程度2 5。其基本原理是如果某个自变量与因变量之间存在显著关联性,那么这两个指标在空间分布上具有相似性。本研究使用地理探测器模型中的因子探测和交互探测模块,探究鄱阳湖地区典型湿地碳储量变化的驱动因素。研究采用自然断点法对各驱动因子进行离散处理,重分类为6类,使用A r c G I S创建采样点,删除-9 9 9异常值,共13 2 4条数据参与计算,分析碳储量变化的驱动因素。2 结果与分析2.1 鄱阳湖地区典型湿地碳储量时空变化如表5所示,2 0 0 02 0 2 0年,鄱阳湖地区典型湿地的土地利用类型存在明显变化,变化最为明显的是沼泽草地和建设用地,沼泽草地减少了10 6 7.2 2h m2,建设用地增加了6 0 0.8 4h m2。沼泽草地出现明显退化现象,转 变 为 水 域、沼 泽 地 和 耕 地 的 面 积 分 别 为34 4 9.9 7,10 4 1.6 6,9 3 2.6 7h m2,是沼泽草地面积减少的主要转化类型。建设用地面积明显增加,增加的面积 主要来自沼 泽草地和耕 地,转入面积 分 别 为5 4 2.8 8,1 7 0.1 0h m2。表5 2 0 0 02 0 2 0年鄱阳湖地区典型湿地土地利用类型转移矩阵T a b l e5 T r a n s f e rm a t r i xo f l a n du s ea t t y p e s t y p i c a lw e t l a n d s i nP o y a n gL a k eR e g i o nd u r i n g2 0 0 02 0 2 0h m2项 目2 0 0 0年面积沼泽草地耕 地建设用地林 地水 域沼泽地转入总计积面年0202沼泽草地1 41 1 9.1 17 7 4.4 51 7 7.6 63 7 4.8 527 4 4.2 814 9 1.5 71 96 8 1.9 2耕 地9 3 2.6 72 4 9.6 66 5.2 58 2.4 44 0 9.6 88 8.2 918 2 7.9 9建设用地5 4 2.8 81 7 0.12 2 6.81 2 3.1 28 4.8 78 0.3 712 2 8.1 4林 地6 6 2.8 57 4.1 68 5.0 52 2 6.5 37 8.5 72 4.3 911 5 1.5 5水 域34 4 9.9 72 9 8.0 85 8.5 91 0 9.8 91 01 0 2.9 55 7 6.0 91 45 9 5.5 7沼泽地10 4 1.6 61 7 2.5 31 3.9 53 8.4 312 7 1.1 69 7 1.0 135 0 8.7 4转出总计2 07 4 9.1 417 3 8.9 86 2 7.39 5 5.2 61 46 9 1.5 132 3 1.7 24 19 9 3.9 1面积变化-10 6 7.2 28 9.0 16 0 0.8 41 9 6.2 9-9 5.9 42 7 7.0 2 如图3所示,2 0 0 0,2 0 1 0,2 0 2 0年鄱阳湖地区典型湿地总碳储量分别为2 4 21 06,2.4 81 06,2.4 61 06t,每1h m2土地平均碳储量分别为5 7.6 2,5 9.1 1,5 8.5 8t,整体上呈现“先增加后降低”的变化趋势。其492 水土保持通报 第4 3卷中,2 0 0 02 0 1 0年鄱阳湖地区典型湿地碳储量出现增加趋势,增加量为6.2 61 04t,与2 0 0 0年相比增幅为2.5 9%;2 0 1 02 0 2 0年鄱阳湖地区典型湿地碳储量呈现小幅度的下降趋势,减少量为2.2 31 04t,与2 0 1 0年相比减幅为4.8 6%。从整体上来看,2 0 0 02 0 2 0年鄱阳湖地区典型湿地的碳储量呈现为“中西部、东北、中部、东部较高,北部、西部、西南部较低”的分布特征。高碳储量集中分布于鄱阳湖地区典型湿地的中西部林地,沿湖泊岸线呈带状分布;碳储量值较低的区域集中分布于研究区中东部、西部和北部的湖泊水域范围。2 0 0 02 0 2 0年,鄱阳湖地区典型湿地碳储量转移存在明显的区域特征和地区差异(图4)。碳储量增加的区域多分布在湿地的西南部、东部地区,集中在湖泊岸边,呈现明显的带状分布。碳储量未出现明显转移的区域集中分布于湿地的水域、沼泽草地区域,在空间上位于湿地的北部、东北部、西部、西北部和东部地区。碳储量减少的区域呈现点状分布,散落分布于研究区沼泽草地部分。图3 2 0 0 02 0 2 0年鄱阳湖地区典型湿地碳储总量及碳密度变化F i g.3 C h a n g e s i nt o t a l c a r b o ns t o r a g ea n dc a r b o nd e n s i t yo f t y p i c a lw e t l a n d s i nP o y a n gL a k er e g i o nd u r i n g2 0 0 02 0 2 0图4 2 0 0 02 0 2 0年潘阳湖地区碳储量空间分布及变化F i g.4 S p a t i a l d i s t r i b u t i o na n dv a r i a t i o no f c a r b o ns t o c k s i nP o y a n gL a k e r e g i o nd u r i n g2 0 0 02 0 2 0592第3期 卫泽柱等:鄱阳湖地区典型湿地碳储量时空演变与情景预测2.2 鄱阳湖地区典型湿地碳储量驱动力分析2.2.1 因子探测 本研究借助地理探测器模型分析鄱阳湖地区典型湿地碳储量变化的驱动因素,结果显示(表6)不同的驱动因子对于碳储量变化的解释存在显著差异,碳储量变化受到经济、社会、自然等多方面因素影响。各自变量对碳储量变化的解释力大小依次为土地利用(0.7 2 8)年均N D V I(0.2 5 1)高程(0.0 2 15)坡度(0.0 2 0)年均降水(0.0 1 1)年均气温(0.0 1 0)年均人口(0.0 0 7)人类活 动强度(0.0 0 4)坡向(0.0 0 3),各因子显著性检验指数均低于0.0 5,因子探测结果有效。其中土地利用的解释力在7 0%以上,是碳储量变化的主导因素。其次是年均N D V I,其解释力在2 0%以上,是碳储量变化的重要影响因素。其余因子的解释力不显著,对碳储量变化的影响程度较小。表6 潘阳湖地区碳储量空间分异驱动因子探测结果T a b l e6 D e t e c t i o nr e s u l t so fd r i v i n gf a c t o r so f c a r b o ns t o r a g e s p a t i a l d i f f e r e n t i a t i o ni nP o y a n gL a k eR e g i o nd u r i n g2 0 0 02 0 2 0驱动因子自变量q统计值p值排序土地利用x10.7 2 83 9 10.0 0 001年均N D V Ix20.2 5 11 3 20.0 0 002人类活动强度x30.0 0 35 0 20.0 0 828高 程x40.0 2 15 2 20.0 0 413坡 度x50.0 2 04 4 40.0 0 484坡 向x60.0 0 33 5 80.0 0 279年均人口x70.0 0 77 5 50.0 0 947年均气温x80.0 1 03 4 70.0 0 06 76年均降水x90.0 1 05 4 20.0 0 1652.2.2 交互探测 鄱阳湖地区典型湿地碳储量驱动因子的交互探测结果(图5)显示,任意两个因子叠加产生的交互作用均大于单个因子的影响,即碳储量空间转移是多种因子相互作用产生的综合效应。其中年均N D V I与土地利用、人类活动强度、高程、坡度、坡向、年均人口、年均气温、年均降水的交互作用呈现双因子增强,其余两个因子间均呈现非线性增强的交互作用结果。其中,主导驱动因子土地利用与其他因子交互作用均在7 3%以上,两者交互对碳储量变化产生的影响最为显著。图5 潘阳湖地区碳储量空间分异驱动因子的交互作用探测结果F i g.5 I n t e r a c t i o nd e t e c t i o nr e s u l t so fd r i v i n gf a c t o r so fc a r b o ns t o r a g es p a t i a ld i f f e r e n t i a t i o ni nP o y a n gL a k er e g i o nd u r i n g2 0 0 02 0 2 02.2.3 土地利用对碳储量变化的驱动力分析 地理探测器模型因子探测和交互探测单元的分析结果显示,土地利用在鄱阳湖地区典型湿地碳储量转移过程中发挥主导作用。本研究借助I n V E S T碳储计算模型,计算得到水域、建设用地、耕地、林地、沼泽草地、沼泽地这6种土地利用类型的碳储量(见表7)。表7 2 0 0 02 0 2 0年鄱阳湖地区典型湿地各类用地碳储量转移结果T a b l e7 C a r b o ns t o r a g e t r a n s f e rT a b l eo f t y p i c a lw e t l a n d l a n dt y p e s i nP o y a n gL a k e r e g i o nd u r i n g2 0 0 02 0 2 0年份碳储量/t水 域建设用地耕 地林 地沼泽草地沼泽地2 0 0 06 11 1 767 8 72 4 64 6 62 8 45 3 414 0 74 1 44 1 33 3 72 0 1 05 72 3 882 4 51 7 54 8 03 1 84 4 514 6 32 6 64 5 95 5 42 0 2 06 07 1 81 32 8 82 5 90 8 13 4 30 0 113 3 50 2 54 4 87 6 8 其中,碳储量最高的用地类型是沼泽草地,2 0 0 0,2 0 1 0,2 0 2 0年鄱阳湖地区典型湿地范围内沼泽草地碳储量分别1.4 11 06,1.4 61 06,1.3 41 06t,占同年研究区碳储总量的5 8.1 7%,5 8.9 5%,5 4.2 7%,是该区域最为重要的碳库;沼泽地、林地、耕地的碳储量相对较少,三者与同年 研究区碳储 总量的比 例 均 在1