1982—2024年中国典型沙地碳汇格局演变与驱动力

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00016

摘要/Abstract

摘要：

中国典型沙地碳汇潜力缺乏长时间序列动态的系统分析和气候变化及人类活动驱动机制的定量解析。本文运用CASA与Thornthwaite Memorial模型，分析了1982—2024年毛乌素沙地、浑善达克沙地、科尔沁沙地、呼伦贝尔沙地和松嫩沙地等典型沙地净生态系统生产力（NEP，C固定量，g·m^-2·a^-1）的时空变化特征，并探讨了气象与人为因素对NEP演变的驱动机制。结果表明：2024年典型沙地总体NEP均值为166.67 g·m^-2·a^-1，并表现出显著的空间分异，东部地区沙地碳汇能力显著高于西部地区。其中，松嫩沙地碳汇能力最强，NEP均值为211.08 g·m^-2·a^-1；毛乌素沙地碳汇能力较弱，NEP均值仅为122.68 g·m^-2·a^-1。1982—2024年，典型沙地总体NEP呈先降后升趋势，2000年降至最低值130.68 g·m^-2·a^-1，随后至2024年回升到166.67 g·m^-2·a^-1；从空间变化来看，碳汇能力增加的区域占研究区总面积的59.96%（10.03万km²），其中显著增加区域占57.79%（96 682.67 km²），主要分布于呼伦贝尔沙地和松嫩沙地，而显著下降区域占35.85%（59 977.05 km²），主要位于毛乌素沙地和浑善达克沙地。人为因素是影响碳汇的主控因素，对碳汇的相对贡献率达49.33%。

关键词: 沙地生态系统, 碳汇, 净生态系统生产力, 气象因素, 人为因素

Abstract:

The potential of carbon sequestration in typical sandy regions of China has long been overlooked，with a lack of systematic analysis over long time series and quantitative assessments of the driving mechanisms of climate change and human activities. In this study，we employed the CASA and Thornthwaite Memorial models to analyze the spatiotemporal variations in net ecosystem productivity （NEP） across typical sandy areas，including the Mu Us Sandy Land，the Hunshandake Sandy Land，the Horqin Sandy Land，the Hulun Buir Sandy Land，and the Songnen Sandy Land，from 1982 to 2024. We also explored the driving mechanisms of meteorological and human factors on the evolution of NEP. The results show that，by 2024，the average annual NEP of the typical sandy regions was 166.67 g·m^-2·a^-1，with significant spatial differentiation. The carbon sequestration capacity in the eastern regions was notably higher than in the western regions. Among these areas，the Songnen Sandy Land exhibited the strongest carbon sequestration capacity，with an annual NEP of 211.08 g·m^-2·a^-1，while the Mu Us Sandy Land had a weaker carbon sequestration capacity，with an annual NEP of only 122.68 g·m^-2·a^-1. From 1982 to 2024，the overall NEP of these regions showed a decline followed by a recovery，reaching a minimum of 130.68 g·m^-2·a^-1 in 2000 and subsequently rising to 166.67 g·m^-2·a^-1 by 2024. In terms of spatial changes，the areas with increased carbon sequestration accounted for 59.96% （10.03×10⁴ km²） of the total study area，with significant increases covering 57.79% （96 682.67 km²），primarily distributed in the Hulun Buir Sandy Land and the Songnen Sandy Land. In contrast，areas with significant decreases accounted for 35.85% （59 977.05 km²），mostly in the Mu Us Sandy Land and the Hunshandake Sandy Land. Human activities were the dominant factor contributing to the improvement of carbon sequestration，with a relative contribution rate of 49.33%. This study provides scientific evidence for carbon neutrality and ecological conservation in sandy regions.

Key words: sandy land ecosystems, carbon sequestration, net ecosystem productivity, meteorological factors, human factors

中图分类号:

P951

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图/表 9

图1 典型沙地土地利用现状注：基于自然资源部标准地图服务网站标准地图（审图号GS （2024） 0650号）制作，底图边界无修改

Fig.1 Land use status of typical sandy land

表1 确定气象和人为因素以及共同作用在NEP变化中的相对作用

Table 1 Identification of the relative roles of climate change and human activities in actual，potential and human-induced NEP changes

斜率_气象	斜率_潜在	斜率_人为	NEP变化的原因
+	+	+	气象因素增加NEP
-	-	-	气象因素减少NEP
+	-	-	人为因素增加NEP
-	+	+	人为因素减少NEP
+	+	-	二者共同作用增加NEP
-	-	+	二者共同作用减少NEP

图2 2024年典型沙地净生态系统生产力（NEP）的空间分布

Fig.2 Spatial distribution of net ecosystem productivity in typical sandy land in 2024

图3 1982—2024年典型沙地净生态系统生产力（NEP）平均值和不同生态系统NEP变化

Fig.3 Average net ecosystem productivity （NEP） and NEP changes of different ecosystems in typical sandy land during 1982-2024

图4 1982—2024年典型沙地NEP空间格局

Fig.4 Spatial pattern of NEP in typical sandy land during 1982-2024

图5 1982—2024年典型沙地碳汇变化趋势

Fig.5 Change trend of regional carbon sink in typical sandy land during 1982-2024

图6 典型沙地气象因子及其与NEP的相关性分析

Fig.6 The meteorological factors in typical sandy land and their correlation with NEP

图7 典型沙地人为因子及其与NEP的相关性分析

Fig.7 The human factors in typical sandy land and their correlation with NEP

图8 典型沙地碳汇驱动力归因

Fig.8 Attribution of carbon sink driving force in typical sandy land

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