中国科学院水利部水土保持研究所机构知识库

全球气候变化背景下，陆地生态系统在碳循环过程中扮演着重要角色。黄土高原生态环境脆弱，水土流失现象严重，随着退耕还林（草）等生态恢复工程的实施，显著提高了黄土高原植被覆盖度，必将改变生态系统的固碳能力。因此，科学准确地进行碳储量现状评估与固碳潜力预测，探明其空间分布及驱动因素对于黄土高原生态保护政策以及碳增汇措施的制定实施具有一定的指导作用。本文以黄土高原实测碳密度样点数据为基础，使用克里金空间插值的方法对黄土高原不同生态系统碳密度空间分布进行绘制，并以此为基础估算了黄土高原碳储量现状；结合气象、地形、植被、土壤等环境因子数据，使用相关分析与路径分析的方法，分析了黄土高原生态系统碳库空间分异的主控因子和贡献强度；以黄土高原生态系统碳储量现状图为基础，估算了对当前环境因子及土地利用方式不变的情况下生态系统可达到的最大碳储量和固碳潜力，以期为应对气候变化和服务区域碳中和目标提供科学依据。取得主要进展如下：
（1）明确了黄土高原生态系统碳储量现状及其空间分布特征。黄土高原地区森林、草地、农田总碳储量约为2.265 Pg，地上生物量、地下生物量、土壤有机碳库储量分别为0.422、0.319和1.524 Pg，森林、草地、农田生态系统碳储量分别为0.978、1.086和0.205 Pg，各生物气候区之间表现为Ⅰ半湿润森林区＞Ⅱ半湿润半干旱林草区＞Ⅲ半干旱典型草地区＞Ⅳ干旱半干旱荒漠草地区＞Ⅴ干旱荒漠区，不同生态系统碳储量空间分布格局总体均呈自东南向西北逐渐减少的趋势，黄土高原总生态系统碳储量空间分布与草地生态系统更为相似，且林草生态系统中，碳储量空间格局主要由土壤有机碳库空间分布所决定。
（2）剖析了黄土高原生态系统碳库空间分布的主要影响因素及贡献。在整个黄土高原尺度上，气象（年均气温、年均降水）、海拔、地形（坡度）、土壤质地（粘粒含量）、植被归一化指数（NDVI）等因子分别解释了地上生物量碳库、地下生物量碳库、非农田土壤有机碳库及农田土壤有机碳库碳储量空间变异的12%、8%、44%和32%，其中，对地上生物量碳库影响最大的环境因子为海拔，其直接及总作用均最大；对于地下生物量碳库，MAT对其直接及总的作用均最大；对非农田土壤有机碳库总影响最大的因子为MAP，但海拔的直接作用最大；对于农田土壤有机碳，土壤粘粒含量为总作用最大的因子。
（3）预测评估了黄土高原生态系统的固碳潜力及其空间分布格局。黄土高原地区林草农生态系统未来可达到的最大碳储量约为4.42 Pg，固碳潜力约为2.155 Pg，地上生物量碳库、地下生物量碳库及土壤有机碳库的固碳潜力分别为0.420 Pg、0.319 Pg、1.417 Pg，土壤碳库对固碳潜力贡献最大；森林、草地、农田生态系统固碳潜力分别为0.957 Pg、1.103 Pg、0.091 Pg，即黄土高原地区固碳潜力主要在草地与森林生态系统，草地略高于森林生态系统；各生物气候区之间，Ⅱ半湿润半干旱林草区固碳潜力及固碳潜力指数均最大。黄土高原地区未来可达到的最大碳储量空间格局与碳储量现状相似，呈自东南向西北逐渐减小，但其空间分布更为连续，固碳潜力指数空间格局与碳储量空间格局在大部分地区整体呈相反的趋势。
综上表明，黄土高原地区生态环境虽已得到一定恢复，但其碳密度水平仍远低于国家平均水平，且空间分布极不均匀。未来，为了提高生态系统的碳增汇潜力，应根据黄土高原不同地区生态系统固碳潜力的空间异质性，综合考虑当地环境条件，因地制宜制定管理措施，逐步实现生态系统的精细化管理，为我国生态文明建设做出更大贡献。