土地利用覆被变化对土地生态系统有机碳库的影响 以吉林省通榆县为例

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1、汤洁等：土地利用/覆被变化对土地生态系统有机碳库的影响：以吉林省通榆县为例2013土地利用/覆被变化对土地生态系统有机碳库的影响——以吉林省通榆县为例汤洁，毛子龙，韩维峥，徐小明，王晨野吉林大学环境与资源学院，吉林长春130026摘要：土地利用/覆被变化对陆地碳循环影响显著。文章基于实地采集的土壤、植物样品的测试数据和1989、2004两年8月陆地卫星TM遥感影像数据，采用生态系统类型法分析吉林省通榆县1989—2004年耕地、林地、草地、盐碱地、沙地等11种地类之间土地利用变化对土地生态系统有机碳库的影响。计算结果表明1989—2004年通榆县土地生态系统有机碳库共损失了3.18

2、TgC（1Tg=106t），年均损失约为0.265TgC。其中，湿地、草地有机碳库分别损失5.54TgC和3.71TgC，盐碱地面积的增加导致有机碳库损失4.75TgC。林地面积增加和沙地面积减少分别使有机碳库增加了4.58TgC和3.75TgC。研究区总体上为一个碳失汇，草地退化、湿地萎缩、土地沙化和盐碱化造成了有机碳库的碳损失，而植树造林、草地植被的恢复和重建等活动则可以显著增加土壤有机碳储量。该研究对于评估自然环境与人为活动影响下，特别是大规模土地整治与生态修复对土壤有机碳的增汇潜力和固碳效应的影响具有重要的理论意义和应用价值。关键词：土地利用/覆被变化；有机碳库；土地盐碱化

3、；土地沙化中图分类号：F311文献标识码：A文章编号：1672-2175（2008）05-2008-06汤洁等：土地利用/覆被变化对土地生态系统有机碳库的影响：以吉林省通榆县为例2013大气CO2浓度的上升、全球变暖使土地利用模式及其变化对土地生态系统碳循环的影响研究成为当前的热点和难点[1-2]。人类活动对土地生态系统碳储量的影响远远超过了自然变化影响的速率和程度[1]，如林地、草地的退化，及其向耕地的转化都将增大土壤中碳的释放，反之，退耕还林、退耕还草将有利于土壤碳储量的增加，提高土壤中有机碳的稳定性[3-4]。国外在20世纪50年代便开始了土壤有机碳的研究，从最初的少数土壤剖

4、面数据，到90年代“3S”技术的引入，研究成果丰硕。但是，人类活动对土壤碳库的影响仍然未被充分认识，其中最大的不确定性就是植被类型转变后土壤碳储量可能发生的变化[1,5]。如何深入认识土地利用变化对土壤碳库的影响仍然是当前的重点研究内容。东北是我国较大的土壤有机碳库之一[6]，虽然黑土面积仅占国土面积的0.67%，但有机碳储量却占全国的1.53%，尤其是松嫩平原土壤的有机碳，其含量高，碳密度大，然而，近50年来，由于自然因素和人为因素的影响，松嫩平原草地面积大量减少，草地退化、沙化和盐碱化现象非常严重[7]，土地三化造成土壤有机碳储量的衰减[8]，使土地生态系统由碳汇转化为碳源。本

5、研究选取松嫩平原草地生态环境的典型区域——吉林省通榆县为例，基于多年卫星遥感影像数据，探寻研究区土地利用结构变化对土壤有机碳储量的影响。1研究区概况吉林省通榆县位于松嫩平原西南部，科尔沁草原东陲，其西、南与内蒙古自治区接壤。地理坐标为东经122°02′13″—123°30′57″，北纬44°13′57″—45°16′27″。属于中温带半干旱大陆性季风气候，多年平均降水量为407.6mm。地貌类型为湖积-冲积平原，土壤以淡黑钙土、风沙土和草甸土为主，另外包括碱土、冲积土、沼泽土和盐土。植被属于地带性草甸草原，以羊草为建群的优质植物群落，兼有杂草类，草地生长繁茂。自然条件的过渡性和复杂

6、性使其成为农牧业的交错带及典型的生态环境脆弱区。生态环境敏感性强、稳定性差、抗干扰能力和自然恢复能力弱，在全球气候温暖化的影响下，近50年来，通榆县气候向干旱化趋势发展，生态环境系统的结构失调、功能降低，水旱灾害频繁发生，水资源匮乏，土地沙化、盐碱化和草地退化严重。曾经水草丰美的大草原，如今已经布满碱斑，风沙肆虐。通榆县的土地利用类型包括水田、旱田、林地、草地、水域、城镇用地、沙地、盐碱地和湿地等11种。其草地覆盖度在上个世纪50年代曾达85%以上，卫星遥感影像解译显示，到在2004年，草地面积仅占全区土地面积的19%，逐年干旱的气候导致水域面积减少68%汤洁等：土地利用/覆被变化

7、对土地生态系统有机碳库的影响：以吉林省通榆县为例2013。盐碱地和沙地面积增加，占全区土地面积的40%以上。多数耕地被盐碱地和沙地包围，其土地利用结构已经难以满足畜牧业和农业的要求，严重制约当地社会经济的发展。2数据来源与研究方法2.1数据来源2.1.1遥感信息源应用ErdasImagine软件对通榆县1989、2004两年8月的TM卫星影像进行图像增强、校正、配准等处理[9]，并对影像进行解译，在ArcGIS系列软件的支持下，对水田、旱田、林地、草地、盐碱地等11种