中朝俄跨境区域土地利用/覆盖变化对陆地生态系统碳收支的影响

Land Use and Land Cover Change (LUCC) has great effect on the carbon budget of terrestrial ecosystem. In this study, land cover change under the influence of the carbon budget changes were quantified by the methods of remote sensing analysis and model simulation in transboundary region of China, North Korea, and Russia. Land cover changes were observed by four phases of the Landsat TM/ETM+ data (1980, 1990, 2000 and 2015), and to monitor the forest (Coniferous and broad-leaved forest), farmland, grassland, wetland, urban/built-up and the other lands (7 land cover types in total) which are located in the transboundary region, thereby, try to establish change matrix in recent forty years. Using ecosystem process model (Vegetation Integrated Simulator for Trace gases, VISIT) to simulate terrestrial ecosystem carbon budget (GPP, NPP, NEP, SR, HR and AR) in the four periods (1980s, 1990s, 2000s and 2015s). Then, analyzing terrestrial ecosystem carbon budget by the impact on conversion of each land cover type, and quantifying carbon budget by the land cover change. As expected results, to provide the scientific basis for understanding the status of terrestrial ecosystems and evaluation in the transboundary region, and to draft technical support to develop countermeasures to protect ecosystem for maintaining the balance of carbon budget in regional ecosystem.

土地利用/覆盖变化（LUCC）对陆地生态系统碳收支平衡产生较大的影响。本研究通过遥感与模型模拟的方法，量化了中朝俄跨境区域土地覆被变化对碳收支的影响。基于1980年，1990年，2000年和2015年四个时期的Landsat TM/ETM+ 数据，对中朝俄跨境区域的7种土地覆盖类型（针叶林，阔叶林、耕地、草原、湿地、聚居地、其他土地）进行监测，建立该地区近40年间的土地覆被变化空间格局；采用生态系统过程模型（VISIT）模拟4个年代（80年代、90年代、2000年代、2010年代）的陆地生态系统碳收支（GPP,NPP,NEP,SR,HR,AR）的空间结构；量化该地区LUCC对碳收支变化的影响，分析其对碳收支机制的作用。为了解与评价中朝俄跨境地区陆地生态系统功能的现状提供科学依据，对维持区域生态系统碳收支的平衡具有现实意义。

本项目以中朝俄跨境区域为研究区，系统开展了陆地生态碳收支的动态研究。项目包括以下几个方面。.（1）基于遥感数据和样地考察相结合的方法，量化了1980-2015年间的土地利用/覆盖变化的时空格局。研究区主要的LUC为森林和耕地间的变化。在1980-2000年研究区森林面积逐渐增加，而在2000-2015年间森林面积减少1.9×104km2。我国边境区域和俄罗斯滨海边疆区2000年之前森林面积增加，而在2000年之后减少。而朝鲜一侧从1990年开始森林面积呈现逐渐减少趋势。（2）基于TRENDYv2模型数据、GIMMS NPP、FLUXNEE数据，利用泰勒图的方法评估了不同模型的模拟能力，综合分析了陆地生态系统碳收支的空间结构。在1979-2015年间研究区净初级生产力为326TgCyr-1，2000年之后净初级生产力虽增加了4.3 TgCyr-1，而增长趋势（trend）下降，且植被覆盖度下降。研究区在过去34年间陆地生态系统功能表现为碳汇，净碳汇总量为981TgC（我国边境区域36%，朝鲜一侧26%，俄罗斯滨海边疆区38%） 。研究区在1979-2000年间的年均固碳率为29.51TgCyr-1，而在2000-2012年间为28.10 TgCyr-1，下降了1.4TgCyr-1（我国边境区域下降了1.18 TgCyr-1，朝鲜一侧下降了1.56 TgCyr-1，滨海边疆区增加了0.83 TgCyr-1）。（3）基于TM解译结果、HYDE数据、TRENDYv2情景2和情景3模拟结果，量化了该区域LUC与陆地生态系统碳收支的关系，评价了各地区的土地管理对生态系统碳收支功能的影响。发现研究区LUC(森林转换为耕地)对净初级生产力的敏感性为35.34gCm-2，而LUC对年均固碳率的敏感性为202.91gCm-2。在2000-2015年间LUC导致了研究区净初级生产力下降了0.70TgC，是同期净初级生产力的0.2%。而2000-2015年间的LUC导致了该区域净碳汇总量下降了4.01TgC，是同期年均固碳率(28.1TgC)的14%。其中朝鲜一侧的下降幅度最大是同期年均固碳率的22%（我国边境区域15%，滨海边疆区10%）。.综上，在3年内按项目计划书，圆满完成了研究目标，取得了一系列创新性成果，为区域土地管理制度的制定、生态系统的保护和可持续发展提供了科学依据。