区域土地用途转换的土地资源碳储量研究

张雄 毛星月 柯珂 黄珂

摘要 土地用途转换是人类社会经济活动过程中不可或缺的重要环节，也是带来土地资源碳储量变化的重要因素。在“双碳”目标下开展区域土地用途转换的土地资源碳储量研究具有重要的现实意义。基于湖北省2000—2020年5期土地用途转换数据，运用In‑VEST模型和PLUS模型，研究湖北省土地用途转换引致的土地资源碳储量时空变化。研究结果表明：近20年湖北省土地资源碳储量总体上呈明显下降趋势；2000—2020年湖北省土地资源总碳储量减少约10. 6×107 t；在不同土地用途类型中，林地碳储量占土地资源总碳储量比重最大，达到70. 68%；在空间上，湖北省土地资源碳储量高值主要集中于4大山区，武汉城市圈土地资源碳储量损失较为严重；根据PLUS模型预测的湖北省土地用途转换结果，2030年湖北省各地区在生态保护优先状态下的土地资源碳储量值最大，达到7. 32×109 t，高于自然发展状态下的7. 02×109 t和耕地保护优先状态下的6. 76×109 t。研究结论：2000—2020年湖北省土地资源碳储量总体上呈现明显下降趋势，主要原因是湖北省城镇化的快速发展致使建设用地迅速扩张，大量侵占耕地、林地和草地。2030年，在自然发展状态、耕地保护优先和生态保护优先3种不同预测状态下，湖北省各地区土地用途转换趋势存在较大差异性；在生态保护优先状态下的土地资源碳储量值增长最多，林地是湖北省各地区最主要的土地资源碳储量增长源；而耕地保护优先状态下的土地资源碳储量值下降最大。

关键词 土地用途转换；碳储量；InVEST模型；PLUS模型

中图分类号 F301. 2 文献标志码 A 文章编号 1002-2104（2023）08-0193-10 DOI：10. 12062/cpre. 20230509

中共二十大报告中提出“积极稳妥推进碳达峰碳中和”，实现“双碳”目标是破解中国资源环境约束、实现社会经济可持续发展的重要路径。土地用途转换是人类社会经济活动过程中不可或缺的重要环节，也是带来土地资源碳储量变化的重要因素［1］。研究表明，土地用途转换通过改变地表覆被和土壤碳储量进而引起整个区域土地资源碳储量变化［2-5］。因此，在“双碳”目标下开展区域土地用途转换的土地资源碳储量研究具有重要的现实意义。

国内外关于土地用途转换与土地资源碳储量的相关研究可以归为以下几个方面：一是土地用途转换带来的区域土地资源碳储量时空变化［6-7］；二是土地用途转换与土地资源碳储量间的作用机制分析［8-10］；三是土地用途转换与土地资源碳储量的影响因素研究［11-13］。探索土地用途转换碳储量变化所运用的模型主要包括InVEST模型、FLUS 模型、CA‑Markov 模型、面板数据模型、CLUE‑S 模型、灰色预测模型、LMDI 模型等，其中InVEST 模型和FLUS模型使用较广泛［14-20］。Liang等［21］在2020年开发出PLUS模型，能在更精细尺度上模拟多种土地用途转换斑块的发展变化，并动态分析其驱动因素，实现可视化表达。因此，该研究基于2000—2020年5期数据，运用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转换引致的土地资源碳储量时空分异，旨在探究区域土地用途转换带来的碳储量变化规律，达到科学预测未来不同土地用途转换状态下湖北省土地资源碳储量动态趋势的效果，以期为湖北省实现“双碳”目标的区域土地用途转换决策提供参考。

1 研究区域概况与数据来源

1. 1 研究区概况

湖北省地处中国东中西承接和南北过渡的区域，坐拥“三江四屏、千湖一平原”，总面积1 859万hm2，其中山地约占56%，丘陵约占24%，平原湖区约占20%。大部分地区属亚热带季风气候，四季分明、雨热同期。湖北省既是中国重要粮食主产区，也是中部地区重点生态区域，在国家实现“双碳”目标中承担着重要责任。近20年来，随着中国社会经济快速发展，尤其是精准扶贫全面完成和乡村振兴战略的实施，湖北省城镇化的快速推進，势必引起区域土地用途转换的强烈反应。例如，2001 年湖北省的城镇化率为41. 04%，城市建成区面积为约为14. 60 万hm2；到2021 年湖北省的城镇化率达到了64. 09%，城市建成区面积约为27. 88万hm2［22］。