《Land》：Carbon Storage Dynamics and Multi-Scenario Territorial Regulation in South China’s Karst-Coastal Transition Zones Under the “Dual Carbon” Target
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在低碳发展目标的背景下，华南喀斯特生态区内的城市扩张加剧了由土地利用变化导致的碳储量损失，这凸显了科学且可持续的土地利用管理策略的必要性。本研究利用覆盖2000年至2025年六个时期的多时相土地利用数据集，整合了碳储量核算与土地利用转移矩阵分析。研究人员采用多
在低碳发展目标的背景下，华南喀斯特生态区内的城市扩张加剧了由土地利用变化导致的碳储量损失，这凸显了科学且可持续的土地利用管理策略的必要性。本研究利用覆盖2000年至2025年六个时期的多时相土地利用数据集，整合了碳储量核算与土地利用转移矩阵分析。研究人员采用多重共线性检验和空间自相关分析，揭示了碳储量变化的驱动机制。基于标准化回归系数（β），所有驱动因素按其调控强度被分层归类为主导因子、次要约束因子和三级干扰因子，并进一步划分为地形、生态和社会经济三个类别。在此基础上，研究人员构建了三种差异化的土地管理情景。通过耦合PLUS模型与InVEST模型，本研究模拟了2030年和2035年的区域碳储量状况。结果表明：区域碳储量呈现波动模式——2000至2005年下降，2005至2015年持续上升并于2015年达到峰值，随后从2015年至2025年持续下降。在空间上呈现出明显的带状分异：西北部山区维持高碳储量水平，而南部沿海城镇则遭受严重的碳储量退化。地形因子主导了区域碳储量动态；生态因子发挥着关键的缓冲效应；人类活动引发的土地利用行为是导致碳储量损失的次要驱动力。农田和林地转为建设用地是区域碳储量减少的主要原因。在“2035年陡坡碳储量保护情景”下，区域总碳储量相比“2035年自然发展情景”增加了1441.69百万吨。该情景实现了石漠化治理与可持续土地利用的协同推进，促进了低碳改善与土地系统可持续性的协同发展，并为全球同类喀斯特地区的低碳土地治理提供了实践参考。
论文解读文章
研究背景与现存问题
在全球气候变化背景下，土地利用与土地覆被变化（LUCC）被认为是破坏陆地生态系统碳收支的关键人为驱动因素。建设用地的无序扩张、森林砍伐和坡地开垦导致了地表生物量和表层土壤有机碳的严重流失，对实现区域碳中和及中国的“双碳”目标构成了重大障碍。华南桂西南的喀斯特-海岸带过渡区是一个独特的海陆交互生态界面，它将脆弱的喀斯特山地生态系统与北部湾地区快速的城市化进程结合在一起。该区域面临的核心科学问题包括：现有研究框架在地理空间上较为割裂，多数研究分别聚焦于内陆喀斯特山区或沿海城市群，缺乏将这两种相互关联的地貌系统纳入统一分析框架的综合视角；碳储量核算方法缺乏多样性和系统性，未能有效区分由土地利用驱动的碳汇增益与碳汇损失路径；驱动因素识别方法存在技术缺陷，难以揭示由地形背景、生态约束和社会经济扰动共同塑造的分层驱动机制；情景模拟与区域土地管理机制尚不完善，缺乏针对脆弱喀斯特生态环境的精细化、靶向性管理参数。因此，亟需开展一项能够整合多源数据、揭示时空分异规律、量化驱动机制并提出差异化管控策略的系统性研究。
研究内容与结论
本研究旨在达成四个目标：揭示2000-2025年间南方喀斯特-海岸带复合区由土地利用变化引起的碳储量损失的时空分异特征；量化不同土地利用系统下碳储量变化的贡献强度；阐明地形、生态条件和人类活动三组驱动因素相互作用的多层次空间机制；并结合多情景模拟结果提出针对性的支撑策略。研究得出的核心结论是：区域碳储量呈现波动模式，2000-2005年下降，2005-2015年持续上升并于2015年达到峰值，随后持续下降至2025年；空间上呈现明显带状分异，西北部山区维持高值，南部沿海城镇退化严重；地形因子主导区域碳储量动态，生态因子发挥缓冲效应，人类社会经济活动是导致碳损失的主要驱动力；农田和林地转为建设用地是碳储量减少的主因；在“陡坡碳储量保护情景”下，到2035年区域总碳储量比自然发展情景增加1441.69百万吨，该情景可实现石漠化治理与可持续土地利用的协同推进。
关键技术方法概述
研究人员采用了多项关键技术方法：首先，利用InVEST模型的碳储量和固持模块，结合经温度和降水梯度校正后的碳密度参数，核算了各时期碳储量；其次，运用土地利用转移矩阵分析了不同时段各地类间的转换规模与方向；第三，通过多重共线性检验（方差膨胀因子VIF<3）筛选出12个无严重共线性的驱动因子；第四，采用双变量空间自相关分析（全局Moran's I与局部LISA）探测驱动因子与碳储量变化的空间聚类模式；第五，应用强制进入多元线性回归，基于标准化Beta系数将驱动因子分为三级（主导、次要、干扰）；最后，耦合PLUS模型（含LEAS框架与CARS模块）进行多情景（陡坡碳汇增强、生态缓冲区碳封存、低碳集约城市化）土地利用模拟，并以2025年数据为基准，验证精度达总体模拟准确率92.42%、Kappa系数0.846。
研究结果详解
3.1 2000-2025年土地利用与碳平衡的时间演变
3.1.1 土地利用结构与转移特征：林地占比最高（58.95%-63.38%），建设用地持续增长（0.93%升至2.09%）。农田呈阶段性波动，草地和未利用地比例极低。空间上，建设用地扩张集中在南宁、玉林等内陆中心城市及钦州、北海、防城港等沿海港口工业带。通过土地利用转移矩阵发现，农田和林地转为建设用地是区域土地利用结构变化的主要驱动力，尤其在2010-2015年和2015-2020年期间最为活跃。
3.1.2 区域碳平衡的时间变化：基于InVEST模型估算，区域碳储量呈现三阶段波动：2000-2005年减少527.01百万吨；2005-2015年持续增长，2015年达到峰值32157.65百万吨；2015-2025年持续下降，2025年降至31771.62百万吨。林地始终贡献超过84%的区域总碳储量，是核心碳库。
3.1.3 碳平衡的空间分异特征：通过ArcGIS自然断点法分类，高强度碳汇增益区集中于西北部崇左市和防城港北部的喀斯特山区；高强度碳汇损失区沿主要交通干线、海岸线和地级市中心连续分布，形成多个带状和片状的高碳损失廊道，如南宁市区、玉林市区及北部湾沿岸港口工业园区。
3.1.4 土地利用转变与碳平衡的耦合关系：桑基图分析表明，林地和农田转为建设用地是碳储量减少的首要原因。此外，喀斯特林地和陡坡草地转为梯田是山区特有的碳损失路径。2015年后，由于沿海城市扩张导致的碳损失已无法被山区生态恢复带来的碳增益所抵消，区域整体出现持续的净碳损失。
3.2 碳平衡驱动因素分析
3.2.1 多重共线性检验结果：所有12个驱动因子的VIF值均低于3，远小于临界阈值10，表明不存在严重共线性，所有因子均被保留用于后续分析。强制进入回归显示，高程、植被覆盖度、距保护区距离等产生正效应，而坡度、土壤、降水等产生负效应。
3.2.2 驱动因素的空间自相关与分类：基于双变量LISA分析和标准化Beta系数绝对值，研究人员构建了三层级传递调控结构：一级地形主导因子（|β|≥0.10，包括高程和坡度）；二级生态约束因子（0.03<|β|<0.10，包括植被覆盖度、土壤类型、距水体距离、距自然保护区距离）；三级社会经济干扰因子（|β|≤0.03，包括GDP密度、人口密度、夜间灯光强度、距道路距离）。这三类因子叠加协同作用，共同塑造了碳储量变化的整体空间分异格局。
3.3 基于三级驱动因子的差异化可持续土地管理方案
3.3.1 陡坡碳汇增强方案：以高程和坡度为核心管控对象，在坡度>15°且海拔>500m的喀斯特峰丛洼地设立永久禁建区，将农田和林地转为建设用地的概率降低70%，将农田转为林地和草地的概率提高80%。
3.3.2 生态缓冲区碳封存管理方案：基于距水体距离、植被覆盖度和敏感土壤类型，沿主要河流划定1km宽永久生态缓冲区，将农田和林地转为建设用地的概率降低80%，将农田转为水域和草地的概率提高80%。
3.3.3 低碳集约型城市管理方案：围绕夜间灯光强度和现有建设用地，在高度值集中区和现有建成区周边5km内划定城市开发控制缓冲区，将各类生态用地和农田转为建设用地的概率统一降低80%，并将建设用地转为林地的概率提高50%。
3.4 2030-2035年碳预算模拟结果
3.4.1 2030年模拟结果：区域总碳储量从高到低排序为：陡坡碳汇增强情景（32328.83百万吨）、低碳集约城市化情景（31574.69百万吨）、生态缓冲区碳封存情景（31570.04百万吨）、自然发展情景（31549.00百万吨）。仅有“陡坡碳汇增强情景”的总碳储量高于2025年历史水平。
3.4.2 2035年模拟结果：排序不变，但差距进一步拉大。陡坡碳汇增强情景总碳储量达32793.77百万吨，比自然发展情景累计增加1441.69百万吨，且是唯一高于2025年基线的情景（盈余1022.15百万吨）。其余三种情景均低于2025年水平，表明若缺乏长期山地生态保护约束，碳损失将持续累积。
讨论与结论总结
研究结论强调，在喀斯特-海岸带过渡区，地形因素是碳储量空间格局的根本决定因素，生态因素起到关键缓冲作用，而社会经济城市化活动则是碳损失的直接推手。研究表明，基于分层驱动因素制定的差异化土地管理策略，尤其是以陡坡保护为核心的方案，能够在遏制石漠化和保障粮食安全的同时，显著提升区域碳储量。这一结论为全球同类喀斯特地区的低碳土地治理提供了可量化的理论依据和实践参考，有助于推动土地利用驱动的碳储量保护与可持续土地利用的协同改进。
