區(qū)域土地用途轉(zhuǎn)換的土地資源碳儲(chǔ)量研究

張雄 毛星月 柯珂 黃珂

摘要 土地用途轉(zhuǎn)換是人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)過程中不可或缺的重要環(huán)節(jié)，也是帶來土地資源碳儲(chǔ)量變化的重要因素。在“雙碳”目標(biāo)下開展區(qū)域土地用途轉(zhuǎn)換的土地資源碳儲(chǔ)量研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義?；诤笔?000—2020年5期土地用途轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，運(yùn)用In?VEST模型和PLUS模型，研究湖北省土地用途轉(zhuǎn)換引致的土地資源碳儲(chǔ)量時(shí)空變化。研究結(jié)果表明：近20年湖北省土地資源碳儲(chǔ)量總體上呈明顯下降趨勢(shì)；2000—2020年湖北省土地資源總碳儲(chǔ)量減少約10. 6×107 t；在不同土地用途類型中，林地碳儲(chǔ)量占土地資源總碳儲(chǔ)量比重最大，達(dá)到70. 68%；在空間上，湖北省土地資源碳儲(chǔ)量高值主要集中于4大山區(qū)，武漢城市圈土地資源碳儲(chǔ)量損失較為嚴(yán)重；根據(jù)PLUS模型預(yù)測(cè)的湖北省土地用途轉(zhuǎn)換結(jié)果，2030年湖北省各地區(qū)在生態(tài)保護(hù)優(yōu)先狀態(tài)下的土地資源碳儲(chǔ)量值最大，達(dá)到7. 32×109 t，高于自然發(fā)展?fàn)顟B(tài)下的7. 02×109 t和耕地保護(hù)優(yōu)先狀態(tài)下的6. 76×109 t。研究結(jié)論：2000—2020年湖北省土地資源碳儲(chǔ)量總體上呈現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)，主要原因是湖北省城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展致使建設(shè)用地迅速擴(kuò)張，大量侵占耕地、林地和草地。2030年，在自然發(fā)展?fàn)顟B(tài)、耕地保護(hù)優(yōu)先和生態(tài)保護(hù)優(yōu)先3種不同預(yù)測(cè)狀態(tài)下，湖北省各地區(qū)土地用途轉(zhuǎn)換趨勢(shì)存在較大差異性；在生態(tài)保護(hù)優(yōu)先狀態(tài)下的土地資源碳儲(chǔ)量值增長最多，林地是湖北省各地區(qū)最主要的土地資源碳儲(chǔ)量增長源；而耕地保護(hù)優(yōu)先狀態(tài)下的土地資源碳儲(chǔ)量值下降最大。

關(guān)鍵詞 土地用途轉(zhuǎn)換；碳儲(chǔ)量；InVEST模型；PLUS模型

中圖分類號(hào) F301. 2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 文章編號(hào) 1002-2104（2023）08-0193-10 DOI：10. 12062/cpre. 20230509

中共二十大報(bào)告中提出“積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和”，實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)是破解中國資源環(huán)境約束、實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要路徑。土地用途轉(zhuǎn)換是人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)過程中不可或缺的重要環(huán)節(jié)，也是帶來土地資源碳儲(chǔ)量變化的重要因素［1］。研究表明，土地用途轉(zhuǎn)換通過改變地表覆被和土壤碳儲(chǔ)量進(jìn)而引起整個(gè)區(qū)域土地資源碳儲(chǔ)量變化［2-5］。因此，在“雙碳”目標(biāo)下開展區(qū)域土地用途轉(zhuǎn)換的土地資源碳儲(chǔ)量研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

國內(nèi)外關(guān)于土地用途轉(zhuǎn)換與土地資源碳儲(chǔ)量的相關(guān)研究可以歸為以下幾個(gè)方面：一是土地用途轉(zhuǎn)換帶來的區(qū)域土地資源碳儲(chǔ)量時(shí)空變化［6-7］；二是土地用途轉(zhuǎn)換與土地資源碳儲(chǔ)量間的作用機(jī)制分析［8-10］；三是土地用途轉(zhuǎn)換與土地資源碳儲(chǔ)量的影響因素研究［11-13］。探索土地用途轉(zhuǎn)換碳儲(chǔ)量變化所運(yùn)用的模型主要包括InVEST模型、FLUS 模型、CA?Markov 模型、面板數(shù)據(jù)模型、CLUE?S 模型、灰色預(yù)測(cè)模型、LMDI 模型等，其中InVEST 模型和FLUS模型使用較廣泛［14-20］。Liang等［21］在2020年開發(fā)出PLUS模型，能在更精細(xì)尺度上模擬多種土地用途轉(zhuǎn)換斑塊的發(fā)展變化，并動(dòng)態(tài)分析其驅(qū)動(dòng)因素，實(shí)現(xiàn)可視化表達(dá)。因此，該研究基于2000—2020年5期數(shù)據(jù)，運(yùn)用In?VEST（Integrated Valuation of Ecosystem Services andTrade?offs）模型和PLUS（Patch?generating Land Use Simulation）模型，分析湖北省土地用途轉(zhuǎn)換引致的土地資源碳儲(chǔ)量時(shí)空分異，旨在探究區(qū)域土地用途轉(zhuǎn)換帶來的碳儲(chǔ)量變化規(guī)律，達(dá)到科學(xué)預(yù)測(cè)未來不同土地用途轉(zhuǎn)換狀態(tài)下湖北省土地資源碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)趨勢(shì)的效果，以期為湖北省實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的區(qū)域土地用途轉(zhuǎn)換決策提供參考。

1 研究區(qū)域概況與數(shù)據(jù)來源

1. 1 研究區(qū)概況

湖北省地處中國東中西承接和南北過渡的區(qū)域，坐擁“三江四屏、千湖一平原”，總面積1 859萬hm2，其中山地約占56%，丘陵約占24%，平原湖區(qū)約占20%。大部分地區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，四季分明、雨熱同期。湖北省既是中國重要糧食主產(chǎn)區(qū)，也是中部地區(qū)重點(diǎn)生態(tài)區(qū)域，在國家實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)中承擔(dān)著重要責(zé)任。近20年來，隨著中國社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，尤其是精準(zhǔn)扶貧全面完成和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實(shí)施，湖北省城鎮(zhèn)化的快速推進(jìn)，勢(shì)必引起區(qū)域土地用途轉(zhuǎn)換的強(qiáng)烈反應(yīng)。例如，2001 年湖北省的城鎮(zhèn)化率為41. 04%，城市建成區(qū)面積為約為14. 60 萬hm2；到2021 年湖北省的城鎮(zhèn)化率達(dá)到了64. 09%，城市建成區(qū)面積約為27. 88萬hm2［22］。