Land use simulation and carbon storage assessment in Xiaoxing’an Mountains region based on PLUS-InVEST model

Yang Dewen; Gao Mingyang; Zhang Bijun; Zhang Junling

doi:10.13961/j.cnki.stbctb.2025.03.012

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Land use simulation and carbon storage assessment in Xiaoxing’an Mountains region based on PLUS-InVEST model

Carbon Effect Researches

- Land use simulation and carbon storage assessment in Xiaoxing’an Mountains region based on PLUS-InVEST model
- Bulletin of Soil and Water Conservation Vol. 45, Issue 3, Pages: 286-294(2025)
- 作者机构：
  
  东北林业大学园林学院，黑龙江哈尔滨 150040
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13961/j.cnki.stbctb.2025.03.012
  CLC： F301.2;X171.1
- CSTR：32312.14.stbctb.2025.03.012.
- Received：18 November 2024，
  
  Revised：2025-01-09，
  
  Published：10 June 2025
- 稿件说明：
移动端阅览
杨德文, 高铭阳, 张碧君，等.基于PLUS-InVEST模型的小兴安岭地区土地利用模拟与碳储量评估[J].水土保持通报,2025,45(3):286-294.

Yang Dewen, Gao Mingyang, Zhang Bijun, et al. Land use simulation and carbon storage assessment in Xiaoxing’an Mountains region based on PLUS-InVEST model [J]. Bulletin of Soil and Water Conservation,2025,45(3):286-294.
杨德文, 高铭阳, 张碧君，等.基于PLUS-InVEST模型的小兴安岭地区土地利用模拟与碳储量评估[J].水土保持通报,2025,45(3):286-294. DOI： 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.03.012. CSTR： 32312.14.stbctb.2025.03.012..

Yang Dewen, Gao Mingyang, Zhang Bijun, et al. Land use simulation and carbon storage assessment in Xiaoxing’an Mountains region based on PLUS-InVEST model [J]. Bulletin of Soil and Water Conservation,2025,45(3):286-294. DOI： 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.03.012. CSTR： 32312.14.stbctb.2025.03.012..

摘要

目的

评估黑龙江省小兴安岭地区未来不同情景下的土地利用变化与碳储量变化，为优化生态系统服务，建设北方生态安全屏障提供科学参考。

方法

基于2000，2010和2020年3期土地利用数据，模拟2030年小兴安岭地区土地利用变化，评估自然发展，生态保护，城镇发展3种不同情景下的碳储量。

结果

①2000—2020年，黑龙江省小兴安岭地区的土地利用格局发生显著转变，林地和草地面积不断缩减，林地面积缩减尤为突出，主要转变为耕地。 ②黑龙江省小兴安岭地区2000，2010和2020年的碳储量分别为2.204×10

t，2.203×10

t，2.191×10

t，呈现逐年下降趋势。 ③从固碳角度来看，到2030年，生态保护情景相较于自然发展情景优势显著，碳储量增加了1.933×10

t，碳储量下降趋势得到显著缓解，为后续政策制定提供了有力依据和指导。

结论

未来应延续科学生态政策，以维护黑龙江省小兴安岭地区生态安全，提升碳汇能力，助力建设北方生态安全屏障。

Abstract

Objective

The land use change and carbon storage change in the future under different scenarios in the Xiaoxing’an Mountains region of Heilongjiang Province were assessed， in order to optimize ecosystem services and provide scientific reference for the construction of the northern ecological security barrier.

Methods

Based on land use data from 2000， 2010， and 2020， land use changes in the Xiaoxing’an Mountains region in 2030 were simulated， and carbon storage under three scenarios（natural development， ecological protection， and urban development） was evaluated.

Results

① From 2000 to 2020， significant changes occurred in land use patterns in the Xiaoxing’an Mountains region. The areas of forestland and grassland continuously declined， with forestland being particularly affected， primarily converted into cropland. ② Carbon storage in the region was 2.204×10

t in 2000， 2.202×10

t in 2010， and 2.191×10

t in 2020， exhibiting a trend of annual decline. ③ In terms of carbon sequestration， by 2030， the ecological protection scenario offers significant advantages over the natural development scenario， with an estimated increase of 1.933×10

t. This scenario effectively mitigates the decline in carbon storage and provides strong evidence for future policy formulation.

Conclusion

To maintain the ecological security of the Xiaoxing’an Mountains region， scientific ecological policies should be upheld to enhance carbon sequestration capacity and contribute to the development of a northern ecological security barrier.

关键词

Keywords

references

Udara Willhelm Abeydeera L H ， Wadu Mesthrige J ， Samarasinghalage T I . Global research on carbon emissions： A scientometric review ［J］. Sustainability ， 2019 ， 11 （ 14 ）： 3972 .

Lu Fei ， Hu Huifeng ， Sun Wenjuan ， et al . Effects of national ecological restoration projects on carbon sequestration in China from 2001 to 2010 ［J］. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America ， 2018 ， 115 （ 16 ）： 4039 - 4044 .

方精云，于贵瑞，任小波，等 . 中国陆地生态系统固碳效应：中国科学院战略性先导科技专项“应对气候变化的碳收支认证及相关问题” 之生态系统固碳任务群研究进展［J］. 中国科学院院刊， 2015 ， 30 （ 6 ）： 848 - 857 .

Fang Jingyun ， Yu Guirui ， Ren Xiaobo ， et al . Carbon sequestration in China’s terrestrial ecosystems under climate change： Progress on ecosystem carbon sequestration from the CAS strategic priority research program ［J］. Bulletin of Chinese Academy of Sciences ， 2015 ， 30 （ 6 ）： 848 - 857 .

Kauffman J B ， Adame M F ， Arifanti V B ， et al . Total ecosystem carbon stocks of mangroves across broad global environmental and physical gradients ［J］. Ecological Monographs ， 2020 ， 90 （ 2 ）： e01405 .

Leta M K ， Demissie T A ， Tränckner J . Modeling and prediction of land use land cover change dynamics based on land change modeler （LCM） in Nashe watershed，upper Blue Nile basin， Ethiopia ［J］. Sustainability ， 2021 ， 13 （ 7 ）： 3740 .

侯建坤，陈建军，张凯琪，等 . 基于InVEST和GeoSoS-FLUS模型的黄河源区碳储量时空变化特征及其对未来不同情景模式的响应［J］. 环境科学， 2022 ， 43 （ 11 ）： 5253 - 5262 .

Hou Jiankun ， Chen Jianjun ， Zhang Kaiqi ， et al . Temporal and spatial variation characteristics of carbon storage in the source region of the Yellow River based on InVEST and GeoSoS-FLUS models and its response to different future scenarios ［J］. Environmental Science ， 2022 ， 43 （ 11 ）： 5253 - 5262 .

朱志强，马晓双，胡洪 . 基于耦合FLUS-InVEST模型的广州市生态系统碳储量时空演变与预测［J］. 水土保持通报， 2021 ， 41 （ 2 ）： 222 - 229 .

Zhu Zhiqiang ， Ma Xiaoshuang ， Hu Hong . Spatio-temporal evolution and prediction of ecosystem carbon stocks in Guangzhou City by coupling FLUS-InVEST models ［J］. Bulletin of Soil and Water Conservation ， 2021 ， 41 （ 2 ）： 222 - 229 .

张鹏，李良涛，苏玉姣，等 . 基于PLUS和InVEST模型的邯郸市碳储量空间分布特征研究［J］. 水土保持通报， 2023 ， 43 （ 3 ）： 338 - 348 .

Zhang Peng ， Li Liangtao ， Su Yujiao ， et al . Spatial and temporal distribution characteristics of carbon storage in Handan City based on PLUS and InVEST models ［J］. Bulletin of Soil and Water Conservation ， 2023 ， 43 （ 3 ）： 338 - 348 .

Liang Xun ， Guan Qingfeng ， Clarke K C ， et al . Understanding the drivers of sustainable land expansion using a patch-generating land use simulation （PLUS） model： A case study in Wuhan， China ［J］. Computers， Environment and Urban Systems ， 2021 ， 85 ： 101569 .

张舟，刘晶晶，张权，等 . 基于PLUS-InVEST-Geodector模型的苏州市碳储量时空变化及驱动力分析［J］. 环境科学， 2025 ， 46 （ 5 ）： 2963 - 2975 .

Zhang Zhou ， Liu Jingjing ， Zhang Quan ， et al . Spatio-temporal change and driving force analysis of carbon storage in Suzhou based on PLUS-InVEST-Geoctor model ［J］. China Industrial Economics ， 2025 ， 46 （ 5 ）： 2963 - 2975 .

胡冰清，李文博，祝元丽 . 基于多退耕情景的吉林省中部黑土区固碳潜力与增汇格局研究［J］. 水土保持研究， 2024 ， 31 （ 3 ）： 230 - 238 .

Hu Bingqing ， Li Wenbo ， Zhu Yuanli . Estimating carbon sequestration potential and sinking pattern under multi-level fallowing scenarios in central Jilin Province ［J］. Research of Soil and Water Conservation ， 2024 ， 31 （ 3 ）： 230 - 238 .

高铭阳，张俊玲，石淞，等 . 2015—2020年黑龙江省大兴安岭地区蓝绿空间土地利用变化及其对碳储量的影响［J］. 水土保持通报， 2024 ， 44 （ 1 ）： 453 - 464 .

Gao Mingyang ， Zhang Junling ， Shi Song ， et al . Land use changes in blue-green space and their impacts on carbon storage in Daxing’an Mountains of Heilongjiang Province from 2015 to 2020 ［J］. Bulletin of Soil and Water Conservation ， 2024 ， 44 （ 1 ）： 453 - 464 .

张平平，李艳红，殷浩然，等 . 中国南北过渡带生态系统碳储量时空变化及动态模拟［J］. 自然资源学报， 2022 ， 37 （ 5 ）： 1183 - 1197 .

Zhang Pingping ， Li Yanhong ， Yin Haoran ， et al . Spatio-temporal variation and dynamic simulation of ecosystem carbon storage in the north-south transitional zone of China ［J］. Journal of Natural Resources ， 2022 ， 37 （ 5 ）： 1183 - 1197 .

Gomes E ， Inácio M ， Bogdzevič K ， et al . Future land-use changes and its impacts on terrestrial ecosystem services： A review ［J］. Science of The Total Environment ， 2021 ， 781 ： 146716 .

Yang Jie ， Huang Xin . The 30 m annual land cover dataset and its dynamics in China from 1990 to 2019 ［J］. Earth System Science Data ， 2021 ， 13 （ 8 ）： 3907 - 3925 .

Li Pengcheng ， Chen Jundian ， Li Yixin ， et al . Using the InVEST-PLUS model to predict and analyze the pattern of ecosystem carbon storage in Liaoning Province， China ［J］. Remote Sensing ， 2023 ， 15 （ 16 ）： 4050 .

杨朔，苏昊，赵国平 . 基于PLUS模型的城市生态系统服务价值多情景模拟：以汉中市为例［J］. 干旱区资源与环境， 2022 ， 36 （ 10 ）： 86 - 95 .

Yang Shuo ， Su Hao ， Zhao Guoping . Multi-scenario simulation of urban ecosystem service value based on PLUS model： A case study of Hanzhong City ［J］. Journal of Arid Land Resources and Environment ， 2022 ， 36 （ 10 ）： 86 - 95 .

Liang Youjia ， Liu Lijun ， Huang Jiejun . Integrating the SD-CLUE-S and InVEST models into assessment of oasis carbon storage in northwestern China ［J］. PLoS One ， 2017 ， 12 （ 2 ）： e0172494 .

贾天朝，胡西武 . 基于PLUS-InVEST-Geodector模型的三江源国家公园碳储量时空变化及驱动力［J］. 环境科学， 2024 ， 45 （ 10 ）： 5931 - 5942 .

Jia Tianchao ， Hu Xiwu . Spatial-temporal change and driving force of carbon storage in three-river-source National Park based on PLUS-InVEST-geodector model ［J］. Environmental Science ， 2024 ， 45 （ 10 ）： 5931 - 5942 .

孙毅中，杨静，宋书颖，等 . 多层次矢量元胞自动机建模及土地利用变化模拟［J］. 地理学报， 2020 ， 75 （ 10 ）： 2164 - 2179 .

Sun Yizhong ， Yang Jing ， Song Shuying ， et al . Modeling of multilevel vector cellular automata and its simulation of land use change ［J］. Acta Geographica Sinica ， 2020 ， 75 （ 10 ）： 2164 - 2179 .

IPCC . 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories ［M］. Kanagawa ： IGES ， 2006 .

曲琛，李文，徐嘉，等 . 黑龙江黑土地保护利用对碳储量的潜在影响［J］. 西北林学院学报， 2023 ， 38 （ 5 ）： 194 - 203 .

Qu Chen ， Li Wen ， Xu Jia ， et al . Potential impact of black land conservation and utilization on carbon storage in Heilongjiang Province ［J］. Journal of Northwest Forestry University ， 2023 ， 38 （ 5 ）： 194 - 203 .

Zhao Minmin ， He Zhibin ， Du Jun ， et al . Assessing the effects of ecological engineering on carbon storage by linking the CA-Markov and InVEST models ［J］. Ecological Indicators ， 2019 ， 98 ： 29 - 38 .

刘晓娟，黎夏，梁迅，等 . 基于FLUS-InVEST模型的中国未来土地利用变化及其对碳储量影响的模拟［J］. 热带地理， 2019 ， 39 （ 3 ）： 397 - 409 .

Liu Xiaojuan ， Li Xia ， Liang Xun ， et al . Simulating the change of terrestrial carbon storage in China based on the FLUS-InVEST model ［J］. Tropical Geography ， 2019 ， 39 （ 3 ）： 397 - 409 .

张春华，王莉媛，宋茜薇，等 . 1973—2013年黑龙江省森林碳储量及其动态变化［J］. 中国环境科学， 2018 ， 38 （ 12 ）： 4678 - 4686 .

Zhang Chunhua ， Wang Liyuan ， Song Qianwei ， et al . Biomass carbon stocks and dynamics of forests in Heilongjiang Province from 1973 to 2013 ［J］. China Environmental Science ， 2018 ， 38 （ 12 ）： 4678 - 4686 .

Reang D ， Hazarika A ， Sileshi G W ， et al . Assessing tree diversity and carbon storage during land use transitioning from shifting cultivation to indigenous agroforestry systems： Implications for REDD+ initiatives ［J］. Journal of Environmental Management ， 2021 ， 298 ： 113470 .

Tang Xuli ， Zhao Xia ， Bai Yongfei ， et al . Carbon pools in China’s terrestrial ecosystems： New estimates based on an intensive field survey ［J］. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America ， 2018 ， 115 （ 16 ）： 4021 - 4026 .

Xu Li ， Yu Guirui ， He Nianpeng . Increased soil organic carbon storage in Chinese terrestrial ecosystems from the 1980s to the 2010s ［J］. Journal of Geographical Sciences ， 2019 ， 29 （ 1 ）： 49 - 66 .

张凯琪，陈建军，侯建坤，等 . 耦合InVEST与GeoSOS-FLUS模型的桂林市碳储量可持续发展研究［J］. 中国环境科学， 2022 ， 42 （ 6 ）： 2799 - 2809 .

Zhang Kaiqi ， Chen Jianjun ， Hou Jiankun ， et al . Study on sustainable development of carbon storage in Guilin coupled with InVEST and GeoSOS-FLUS model ［J］. China Environmental Science ， 2022 ， 42 （ 6 ）： 2799 - 2809 .

周汝波，林媚珍，吴卓，等 . 珠江西岸生态系统碳储量对土地利用变化的响应［J］. 生态科学， 2018 ， 37 （ 6 ）： 175 - 183 .

Zhou Rubo ， Lin Meizhen ， Wu Zhuo ， et al . Responses of ecosystem carbon stocks to land use change on the west side of the Pearl River ［J］. Ecological Science ， 2018 ， 37 （ 6 ）： 175 - 183 .

林彤，杨木壮，吴大放，等 . 基于InVEST-PLUS模型的碳储量空间关联性及预测：以广东省为例［J］. 中国环境科学， 2022 ， 42 （ 10 ）： 4827 - 4839 .

Lin Tong ， Yang Muzhuang ， Wu Dafang ， et al . Spatial correlation and prediction of land use carbon storage based on the InVEST-PLUS model： A case study in Guangdong Province ［J］. China Environmental Science ， 2022 ， 42 （ 10 ）： 4827 - 4839 .

董春，杜林丹，张禹森 . 小兴安岭地区碳储量时空格局演化及驱动力分析［J/OL］. 地质通报， 1 - 14 ［ 2025-03-31 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.4648.P.20241029.1050.004.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.4648.P.20241029.1050.004.html .

Dong Chun ， Dulin Dan ， Zhang Yusen . Spatial-temporal pattern evolution and driving force analysis of carbon storage in Xiaoxing'an Mountains ［J/OL］. Geological Bulletin of China ， 1 - 14 ［ 2025-03-31 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.4648.P.20241029.1050.004.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.4648.P.20241029.1050.004.html .

Zhou Junju ， Zhao Yaru ， Huang Peng ， et al . Impacts of ecological restoration projects on the ecosystem carbon storage of inland river basin in arid area， China ［J］. Ecological Indicators ， 2020 ， 118 ： 106803 .

Sun Jianfeng ， Zhang Ying ， Qin Weishan ， et al . Estimation and simulation of forest carbon stock in NorthEast China forestry based on future climate change and LUCC ［J］. Remote Sensing ， 2022 ， 14 （ 15 ）： 3653 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Spatiotemporal variation and prediction of carbon storage in Leshan City of Shichuan Province based on PLUS-InVEST model

Spatiotemporal evolution and multi-scenario simulation of carbon storage in Pingxiang City， Jiangxi Province based on PLUS-InVEST model

Impacts of multi-scenario land use changes on carbon storage and habitat quality in Sanjiangyuan region

Simulation and Prediction of Changes in Carbon Storage and Carbon Source/Sink Under Different Land Use Scenarios in Arid Region of Northwest China

Spatial-temporal Distribution of Carbon Storage in Qilian Mountain National Park Based on InVEST Model

Related Author

Yang Ruli

Luo Huailiang

Sang Zirong

Lai Yuying

Tong Jinwen

Chen Zhiping

Luo Zhijun

Zheng Shiyan

Related Institution

Faculty of Geography and Resources Science， Sichuan Normal University

Jiangxi Nonferrous Geological Mineral Exploration and Development Institute

College of Land Resources and Environment， Jiangxi Agricultural University

School of Geological Engineering， Qinghai University

School of Engineer， Qinghai Institute of Technology

⁰