基于生态环境大数据的广东省耕地NPP的智能响应及情景模拟

The continuous advance of urbanization poses a serious threat to the quality of cropland, and the carbon balance of cropland ecosystem is facing severe challenges. However, the current study on the change mechanism of CNPP change and its intelligent response to the future urban growth and land use/ land cover (LULC) change remain insufficient, which has restricted the optimal configuration of ecological construction resources. Taking Guangdong province as the research object, we plan to carry out the study on the future land use optimization plan aiming at improving CNPP and realizing regional carbon balance. Based on the multi-mode ecological environment big data of remote sensing, GIS, socio-economic, population, environmental and meteorological monitoring and basic geography, we plan to carry out the three main aspects: 1) the spatial-temporal pattern change and its mechanisms of CNPP from 2001 to 2015 based on the optimized CASA model; 2) simulation of the future urban growth and land use pattern in the four scenarios from 2020 to 2050 based on the future land use simulation (FLUS) model; 3) intelligent response paradigm and the effect discrepancy of future urban growth and land use on CNPP in the four scenarios, and exploration of the optimal allocation scheme of land use pattern. The research results will provide theoretical guidance and practice reference for optimizing the allocation of land use in order to enhance carbon sequestration cropland and realize regional carbon balance.

城市化的不断推进对耕地质量造成严重威胁，耕地生态系统碳平衡面临严峻挑战。然而，目前关于耕地NPP（CNPP）的变化机制及CNPP对未来城市增长和土地利用变化的智能响应的研究不足，制约着生态建设资源的优化配置。本项目以广东省为研究对象，开展以提高CNPP和实现区域碳平衡的未来土地利用优化方案为目标的研究工作。综合运用遥感、地理信息系统（GIS）、人口社会经济、基础地理、环境和气象监测等多模态的生态环境大数据，拟开展以下三方面研究：1）基于优化改进的CASA模型估算2001-2015年的CNPP，探讨CNPP时空格局变化及其机制；2）基于未来土地利用模拟（FLUS）模型模拟2020-2050年不同情景城市增长和土地利用格局；3）分析CNPP对未来不同土地利用情景的智能响应范式及差异，探索最优化的土地利用规划方案。本项目研究成果可为实现耕地增汇功能和区域碳平衡的土地空间优化配置工作提供科学依据。

城市扩张时空演变对NPP产生了重大影响，受到广泛关注，但对于耕地NPP（CNPP）的关注相对较少，尤其是对于人类活动剧烈的华南地区的CNPP研究更加不足。本项目基金以具有复杂自然地域结构与高强度人为干扰过程的广东省为研究对象，采用多源生态遥感大数据，在不同尺度上展开了城市化驱动下的CNPP变化及其机制分析，并对未来土地利用变化对CNPP 影响效应进行了探究。探索一套具有生态意义的碳循环及其机制定量化分析的方法体系，为进一步拓展大尺度范围内的CNPP变化机制分析研究、城市规划与管理提供科学支撑。根据研究目标开展几个方面的主要研究内容：广东省2000-2015年土地利用/覆盖的时空变化特征、广东省NPP时空格局及动态变化、粤港澳大湾区NPP时空变化及其机制分析、广州市城市边缘区扩张下的NPP效应、广东省CNPP动态变化及其机制分析、广东省未来不同情景土地利用变化及CNPP效应。研究过程中发表核心期刊论文1篇、SCI论文2篇。本项目研究成果可为实现区域碳平衡的土地空间优化配置工作提供科学依据。