人类活动干扰下滨海湿地的碳足迹研究 ——以盐城自然保护区为例

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滨海湿地作为沿海地区重要的生态系统,既受到陆地和海洋相互作用的影响,又受到人类活动的影响。特殊的植被、动物、水文和土壤条件使滨海湿地具有更高的自然生产力和演替速率,使其成为重要的碳源和碳汇区域。在围垦、城镇交通建设等人类活动的影响下,滨海湿地的土地利用方式逐渐从自然向人工转化,且变化速度逐渐加快,而滨海湿地的景观转变对于碳排放和碳吸收的增减产生着重要的作用,碳的变化又会对人类活动和生态环境产生相应的反作用。对不同人类干扰强度下滨海湿地演化与碳足迹进行研究和评估,有助于推动滨海湿地开发与保护的深入,有助于评估滨海湿地开发和保护所带来的影响,对滨海湿地乃至整个区域的碳减排、碳交易、碳补偿具有重要的意义。本研究以盐城自然保护区为研究区,基于1987年、1991年、1996年、2000年、2004年、2008年、2013年和2017年8期土地利用数据,利用景观格局指数、空间分析等方法,分析盐城自然保护区30年间的景观时空演化特征。在景观变化分析的基础上,结合碳排放系数,分析盐城自然保护区碳排放、碳足迹的时空演变特征,进而探讨景观变化与碳足迹之间的相关关系,以揭示不同人类活动干扰下碳足迹的状况。利用IDRISI软件,模拟预测2026年不同人类活动干扰下盐城自然保护区的景观类型和碳足迹结果,并从碳补偿的角度出发提出盐城自然保护区的保护对策,为盐城自然保护区的后续开发和保护提供理论依据和决策参考。主要研究结论如下:(1)在盐城自然保护区景观演化方面,1987—2017年间在人类活动干扰下各景观类型之间发生了较大的变化,自然湿地逐渐向人工湿地和非湿地类型转化,人工化程度、破碎化程度逐渐增强。从景观动态度来看,总体趋势表现为减小,说明变化速率有所减缓,其中鱼塘、干塘、建设用地和互花米草地动态度变化幅度较大,海域和光滩动态度最小。从景观类型的转化来看,海域与光滩、鱼塘与干塘之间互转明显,三类植被景观类型主要集中于内部转化;农田、鱼塘、干塘等主要发生在大丰区和东台市,盐田的转换集中在响水县,互花米草的转换集中在大丰区与东台市沿海地区,建设用地空间位置转换较少,但分布面积逐渐扩大。从景观格局指数变化来看,斑块数量和斑块密度、多样性指数、均匀性指数均有所增加,自然湿地景观呈现出集中化,而人工湿地景观和非湿地景观呈现出破碎化的趋势。(2)在盐城自然保护区碳足迹变化方面,虽然整体表现为碳盈余,但是碳排放量和碳足迹量都增加迅速,高碳排放等级和高碳足迹等级区域分布逐渐扩大。从碳排放动态度来看,海域、光滩、芦苇地、碱蓬地四种自然湿地、盐田以及农田碳排放动态度变化较小并保持相对稳定,其余景观类型碳排放动态度较大。从碳排放变化特征来看,1987—2013年间,-999.99—-500t和-499.99—0 t碳排放量分布面积均占主导,而净碳排放量-1000t以下所占面积逐渐缩小,500t以上区域逐渐增加;2017年主要由于建设用地的少量减少和互花米草地的扩张,使得碳排放分布有了不一致的变化。从碳足迹变化特征来看,除2013—2017年有轻微下降以外,碳足迹量保持整体增加的趋势,其空间分布与碳排放空间分布有很大的一致性。从相关性分析来看,可以发现区域平均净初级生产力(NPP)与边缘密度(ED)、形状指数(LSI)、多样性指数(SHDI)、均匀性指数(SHEI)和碳足迹相关关系显著,而碳足迹则与多样性指数(SHDI)、均匀性指数(SHEI)和区域平均净初级生产力(NPP)相关关系显著。(3)在盐城自然保护区碳足迹模拟预测方面,四种不同情景下景观、碳排放和碳足迹变化差异较为明显,特别是政策规划和生态保护两种情景下。从景观模拟来看,四种不同情景模拟变化趋势均表现为海域、光滩和盐田的减少,而其他景观类型面积增加,但变化的面积则各有其特点。从碳排放模拟来看,生态保护情景、现状利用情景、自然发展情景下碳吸收量大于碳排放量,保护区仍然发挥碳库作用,而政策规划情景下碳排放量大于碳吸收量。从碳足迹方面来看,现状利用情景、自然发展情景、生态保护情景三种情景下碳足迹均为负值;与2017年相比,2026年四种模拟情景下碳足迹为正值的区域明显增加,而碳足迹≦-500 hm2的区域则均表现为减少,但核心区碳足迹变化很小。(4)在碳补偿方面,涉及到碳补偿的对象、标准、方式、金额等多种要素,因此本研究从理论层面上对碳补偿基本框架、碳补偿主客体、补偿原则、补偿标准、补偿方式等进行论述,在政府和市场两种补偿方式下,利用补偿模型计算出2017年盐城自然保护区所获得的碳补偿金额为1271.45万元。针对碳补偿和自然保护区面临的一些问题,提出了完善碳补偿的法律法规、建立碳补偿测算标准和体系、发挥政府碳补偿主体地位、完善碳交易市场、实行碳补偿分区和限制湿地的开发和利用六个方面的对策建议。上述碳补偿框架同样也可以适用于其他自然保护区区域。
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