中国三北防护林工程区土地利用碳排放的时空演变规律与驱动机制解析

针对生态修复区碳排放空间格局研究不足的问题，研究人员聚焦中国三北防护林工程区(TNSFP)，采用碳排放系数法与探索性时空数据分析(ESTDA)，揭示1995-2020年间区域碳排放增长3倍至8.39×108吨，发现城镇化是主要驱动因素，为生态修复区低碳政策制定提供科学依据。

　　

全球气候变化背景下，土地利用碳排放(LUCE)已成为仅次于化石燃料燃烧的第二大温室气体来源。作为应对措施，中国自1978年起实施全球最大生态工程——三北防护林工程(TNSFP)，但其在增强碳汇能力的同时，伴随的土地利用转型与城镇化进程却可能导致碳排放激增。这一矛盾在干旱半干旱区尤为突出，不当造林甚至可能加剧生态退化。然而现有研究多聚焦碳储量估算，对生态修复区碳排放时空格局的系统性研究严重缺失，制约精细化减排政策的制定。

为破解这一难题，中国某研究团队在《Ecological Engineering》发表论文，首次将碳排放系数法与探索性时空数据分析(ESTDA)相结合，系统研究TNSFP区域1995-2020年土地利用碳排放的演变规律。研究通过整合IPCC温室气体清单构建碳排放系数，运用全局莫兰指数(Moran's I)分析空间自相关性，并采用时空跃迁模型揭示路径依赖特征。

研究区域显示TNSFP覆盖中国13个省级行政区，总面积4.07×10⁹ hm²，占国土42.4%。土地利用变化分析发现1995-2020年间19.10%土地发生类型转换，其中1995-2000年草地转入量最大(33.88%)，而2000-2005年耕地与未利用地锐减，这与退耕还林工程实施高度吻合。

核心发现表明：1）碳排放总量从2.78×10⁸吨激增至8.39×10⁸吨，增幅达3倍；2）空间自相关分析显示碳排放呈现显著集聚特征，且集聚程度呈"降-升"波动趋势；3）ESTDA揭示碳排放时空格局具有明显路径依赖性和空间锁定效应，但该效应随时间逐渐减弱。

讨论部分指出，传统生态政策如造林碳汇措施未能有效遏制碳排放增长，城镇化才是主要驱动力。研究创新性提出生态修复区需建立"减排-增汇"协同管理框架，为全球类似区域实现"双碳"目标提供新思路。该成果不仅填补了生态工程区碳排放时空规律的研究空白，其提出的差异化减排策略更对干旱区可持续发展具有重要指导价值。