我国生态恢复示范区土地利用变化对区域生态系统碳循环的影响

土地利用变化是影响局地乃至全球陆地生态系统碳源/碳汇大小及其分布的一个关键因素，但是到目前为止，基本上所有区域以及全球尺度的碳循环研究对于土地利用的考虑往往是采用静态的土地覆盖图或是间隔几十年的土地利用统计资料，没能够监测详细的、快速发生的土地利用变化对于陆地生物圈和大气圈之间碳交换的影响。中国作为一个世界人口大国，土地利用变化历史悠久，土地利用政策变动明显，考虑动态的土地利用变化信息对于准确评估我国陆地生态系统的碳汇能力至关重要。本项目拟采用可以合理考虑空间清晰的、动态的土地利用变化信息的生物地球化学模型(GEMS)结合通过遥感数据和实地监测获得的土地覆盖信息定量评价我国生态恢复示范地区土地利用变化对于区域陆地生态系统碳源/碳汇格局和大小的影响。为全面评价我国陆地生态系统的碳源/碳汇功能提供基础数据，为我国相关的国际谈判提供技术支撑。

土地利用/覆被变化（Land use/cover change, LUCC）是影响局地乃至全球陆地生态系统循环的一个关键因素。合理的土地利用活动是降低大气二氧化碳浓度的重要策略之一，且被认为是北半球中高纬度地区碳汇的重要原因。然而，受到数据和技术的限制，土地利用/覆被变化所引起的碳源/汇大小及其分布格局尚具有较大的不确定性，急需探清不同区域特有LUCC过程对碳循环的可能影响。为应对日益恶化的环境问题，中国政府在过去十多年里采取一系列生态恢复工程，其规模堪称世界之最。这些大规模的生态恢复工程如何影响区域LUCC及其生态系统碳动态成为学术界和决策者共同关注的焦点。然而目前从区域探讨生态恢复工程对LUCC的影响及其所引起的碳动态尚未见报道。本项目以5个分布于不同地理区域的典型示范区为例（黄土高原安塞县、北方农牧交错区的科尔沁左翼后旗、东北天然林区的伊春市市辖区、云贵高原的黎平县以及滇西北的维西县和兰坪县），探讨了生态恢复工程对不同地理区域LUCC的影响及其差异；并以LUCC变化最显著的安塞县为例进一步模拟了生态恢复工程对区域碳动态的影响。结果表明：（1）我国实施的大规模生态恢复工程可显著改变LUCC格局，但对不同区域影响差异较大；整体上，生态恢复工程对我国西北地区LUCC的影响明显大于我国东北以及西南地区。具体而言，生态恢复工程导致我国西北地区植被覆被面积显著增加，耕地减少，且对黄土高原的影响明显大于其它区域（如安塞县林地面积增加204.4%）；生态恢复工程对东北天然林区以及西南地区植被面积的影响整体较小，可能是由于这些区域天然植被条件明显优于我国西北地区，生态恢复工程可能更多的体现在对现存植被的保护和植被质量的提高方面。（2）生态恢复工程导致黄土高原安塞县生态系统碳储存（包括生物量和土壤有机碳）在前五年呈缓慢下降趋势，可能是由于新造林地初期生产力较低且可能加速土壤分解；随后由于新造林地的快速生成，导致生态系统碳储存（主要在生物量）呈显著增加趋势；整体上，该区域在过去30年里表现为碳汇，但是生态恢复工程显著提高了研究区的碳吸收能力，这可能有利用于缓解气候变化；然而，生态恢复工程对碳动态的影响具有滞后性，特别是对土壤碳的影响，这就要求我们后续研究需更多的关注生态恢复工程的长期效应。本项目研究成果将有助于全面评价我国陆地生态系统的碳源/碳汇功能，并为我国相关的国际谈判提供参考