Carbon storage and habitat quality of terrestrial ecosystems in Hubei Province based on multiple models

Shi Hao; Li Xuanhui; Zeng Guanzhong; Liu Xiaojing; Zhang Wei; Ru Liang; Xing Hang

doi:10.13961/j.cnki.stbctb.2025.06.011

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Carbon storage and habitat quality of terrestrial ecosystems in Hubei Province based on multiple models

Carbon Effect Researches

- Carbon storage and habitat quality of terrestrial ecosystems in Hubei Province based on multiple models
- Bulletin of Soil and Water Conservation Vol. 45, Issue 6, Pages: 247-258(2025)
- 作者机构：
  
  1.中国地质调查局地球物理调查中心，河北廊坊 065000
  2.中国地质调查局地球浅地表探测技术创新中心，河北廊坊 065000
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13961/j.cnki.stbctb.2025.06.011
  CLC： X171.1;X321
- CSTR：32312.14.stbctb.2025.06.011
- Received：20 May 2025，
  
  Revised：2025-07-24，
  
  Published：10 December 2025
- 稿件说明：
移动端阅览
史浩, 李玄辉, 曾冠中，等.基于多模型的湖北省陆地生态系统碳储量与生境质量研究[J].水土保持通报,2025,45(6):247-258.

Shi Hao, Li Xuanhui, Zeng Guanzhong, et al. Carbon storage and habitat quality of terrestrial ecosystems in Hubei Province based on multiple models [J]. Bulletin of Soil and Water Conservation,2025,45(6):247-258.
史浩, 李玄辉, 曾冠中，等.基于多模型的湖北省陆地生态系统碳储量与生境质量研究[J].水土保持通报,2025,45(6):247-258. DOI： 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.06.011. CSTR： 32312.14.stbctb.2025.06.011.

Shi Hao, Li Xuanhui, Zeng Guanzhong, et al. Carbon storage and habitat quality of terrestrial ecosystems in Hubei Province based on multiple models [J]. Bulletin of Soil and Water Conservation,2025,45(6):247-258. DOI： 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.06.011. CSTR： 32312.14.stbctb.2025.06.011.

摘要

目的

探究湖北省陆地生态系统碳储量与生境质量的时空演变规律、驱动机制及碳经济价值，为区域生态保护与绿色低碳发展提供科学依据。

方法

基于2010—2023年土地利用数据，运用PLUS模型模拟2030年自然发展、经济发展及综合发展情景下的土地利用格局，结合InVEST模型评估碳储量与生境质量时空分异，利用地理探测器解析驱动因素，并通过复利现值法估算碳储量经济价值。

结果

①土地利用呈“先扩张后优化”特征，2020年后生态政策有效抑制建设用地扩张，促进林地和水域恢复。 ②碳储量表现为“先降后升”，其空间分布呈现“西高东低”的态势，坡度、高程及NDVI对碳储量空间分布影响程度较强，社会经济因素影响逐年增大。 ③生境质量整体趋降但局部优化，低等级生境扩张，鄂西山地维持高质量，中部平原受人类活动影响显著。 ④综合发展情景通过生态修复与用地管控，碳储量经济价值最高（2.69×10

元）。

结论

自然与人文因素协同驱动碳储量与生境质量的变化，综合发展情景可实现“增汇”与“提质”双赢，为湖北省生态规划提供科学支撑。

Abstract

Objective

The spatiotemporal evolution， driving mechanisms， and carbon economic value of terrestrial ecosystem carbon storage and habitat quality in Hubei Province were analyzed in order to provide a scientific basis for regional ecological protection and green low-carbon development.

Methods

Based on land use data from 2010 to 2023， this study utilized the PLUS model to simulate land use patterns under natural development， economic development， and comprehensive development scenarios in 2030. The InVEST model was employed to evaluate the spatiotemporal variations of carbon storage and habitat quality. The geodetector was employed to analyze the driving factors， and the present value method was used to estimate the economic value of carbon storage.

Results

① Land use exhibited a pattern of ‘initial expansion followed by optimization’. After 2020， ecological policies effectively curbed the expansion of construction land and promoted the restoration of forestland and water bodies. ② Carbon storage showed a trend of ‘initial decline followed by rise’， with a spatial distribution of ‘high in the west and low in the east’. Slope， elevation， and NDVI were the primary drivers of the spatial differentiation， and the influence of socioeconomic factors strengthened gradually. ③ Habitat quality declined overall but showed local improvements. Low-quality habitats expanded. The western mountainous areas of Hubei Province maintained high quality， while the central plains were significantly affected by human activities. ④ Under the comprehensive development scenario， the economic value of carbon storage reached the highest value （2.69×10

yuan） through ecological restoration and land use regulation.

Conclusion

Natural and anthropogenic factors jointly drive the evolution of carbon storage and habitat quality. Under the comprehensive development scenario， a win-win outcome of ‘carbon sink enhancement’ and ‘quality improvement’ can be achieved， thereby providing scientific support for ecological planning in Hubei Province.

关键词

Keywords

references

Zhu Congmou . Evolution of territorial spatial pattern and associated eco-environmental effects from the perspective of major functional zones： A case study of Zhejiang Province ［J］. Acta Ecologica Sinica ， 2023 ， 43 （ 11 ）： stxb202202240428 .

Zhou Guangjin ， Gao Jixi ， Zhang Riqi ， et al . A new perspective for enhancing social and ecological systems coordination in ecological restoration ［J］. Ecological Processes ， 2025 ， 14 （ 1 ）： 20 .

Hou Yongli ， Hu Nanxiang ， Teng Chao ， et al . Monitoring and evaluation of ecological restoration effectiveness：A case study of the Liaohe River estuary wetland ［J］. Sustainability ， 2025 ， 17 （ 7 ）： 2973 .

Mukhopadhyay A ， Hati J P ， Acharyya R ， et al . Global trends in using the InVEST model suite and related research：A systematic review ［J］. Ecohydrology & Hydrobiology ， 2025 ， 25 （ 2 ）： 389 - 405 .

Pinto R ， Patrício J ， Baeta A ， et al . Review and evaluation of estuarine biotic indices to assess benthic condition ［J］. Ecological Indicators ， 2009 ， 9 （ 1 ）： 1 - 25 .

王子昊，王冰，张宇飞，等 . 基于PLUS-InVEST模型的呼和浩特市多情景土地利用变化动态模拟及碳储量评估［J］. 农业资源与环境学报， 2024 ， 41 （ 2 ）： 292 - 304 .

Wang Zihao ， Wang Bing ， Zhang Yufei ， et al . Dynamic simulation of multi-scenario land use change and carbon storage assessment in Hohhot City based on PLUS-InVEST model ［J］. Journal of Agricultural Resources and Environment ， 2024 ， 41 （ 2 ）： 292 - 304 .

张雄，吴昱佳，谭秋芳 . 区域土地用途转换碳效应及碳汇补偿机制研究：以湖北省为例［J］. 国土资源科技管理， 2025 ， 42 （ 1 ）： 64 - 75 .

Zhang Xiong ， Wu Yujia ， Tan Qiufang . On carbon effect of regional land use conversion and carbon sink compensation mechanism：A case study of Hubei Province ［J］. Scientific and Technological Management of Land and Resources ， 2025 ， 42 （ 1 ）： 64 - 75 .

王旭，马伯文，李丹，等 . 基于FLUS模型的湖北省生态空间多情景模拟预测［J］. 自然资源学报， 2020 ， 35 （ 1 ）： 230 - 242 .

Wang Xu ， Ma Bowen ， Li Dan ， et al . Multi-scenario simulation and prediction of ecological space in Hubei Province based on FLUS model ［J］. Journal of Natural Resources ， 2020 ， 35 （ 1 ）： 230 - 242 .

Chuai Xiaowei ， Huang Xianjin ， Lai Li ， et al . Land use structure optimization based on carbon storage in several regional terrestrial ecosystems across China ［J］. Environmental Science & Policy ， 2013 ， 25 ： 50 - 61 .

朱耀军，赵峰，郭菊兰，等 . 湛江高桥红树林湿地有机碳分布及埋藏特征［J］. 生态学报， 2016 ， 36 （ 23 ）： 7841 - 7849 .

Zhu Yaojun ， Zhao Feng ， Guo Julan ， et al . Below-ground organic carbon distribution and burial characteristics of the Gaoqiao mangrove area in Zhanjiang， Guangdong， southern China ［J］. Acta Ecologica Sinica ， 2016 ， 36 （ 23 ）： 7841 - 7849 .

柯新利，唐兰萍 . 城市扩张与耕地保护耦合对陆地生态系统碳储量的影响：以湖北省为例［J］. 生态学报， 2019 ， 39 （ 2 ）： 672 - 683 .

Ke Xinli ， Tang Lanping . Impact of cascading processes of urban expansion and cropland reclamation on the ecosystem of a carbon storage service in Hubei Province， China ［J］. Acta Ecologica Sinica ， 2019 ， 39 （ 2 ）： 672 - 683 .

Xiang Shujiang ， Wang Ying ， Deng Hua ， et al . Response and multi-scenario prediction of carbon storage to land use/cover change in the main urban area of Chongqing， China ［J］. Ecological Indicators ， 2022 ， 142 ： 109205 .

胡丰，张艳，郭宇，等 . 基于PLUS和InVEST模型的渭河流域土地利用与生境质量时空变化及预测［J］. 干旱区地理， 2022 ， 45 （ 4 ）： 1125 - 1136 .

Hu Feng ， Zhang Yan ， Guo Yu ， et al . Spatial and temporal changes in land use and habitat quality in the Weihe River basin based on the PLUS and InVEST models and predictions ［J］. Arid Land Geography ， 2022 ， 45 （ 4 ）： 1125 - 1136 .

陈昕，彭建，刘焱序，等 . 基于“重要性—敏感性—连通性”框架的云浮市生态安全格局构建［J］. 地理研究， 2017 ， 36 （ 3 ）： 471 - 484 .

Chen Xin ， Peng Jian ， Liu Yanxu ， et al . Constructing ecological security patterns in Yunfu city based on the framework of importance-sensitivity-connectivity ［J］. Geographical Research ， 2017 ， 36 （ 3 ）： 471 - 484 .

陈万旭，李江风，曾杰，等 . 中国土地利用变化生态环境效应的空间分异性与形成机理［J］. 地理研究， 2019 ， 38 （ 9 ）： 2173 - 2187 .

Chen Wanxu ， Li Jiangfeng ， Zeng Jie ， et al . Spatial heterogeneity and formation mechanism of eco-environmental effect of land use change in China ［J］. Geographical Research ， 2019 ， 38 （ 9 ）： 2173 - 2187 .

Yang Qiangqiang ， Zhang Pian ， Qiu Xiaocong ， et al . Spatial-temporal variations and trade-offs of ecosystem services in Anhui Province， China ［J］. International Journal of Environmental Research and Public Health ， 2023 ， 20 （ 1 ）： 855 .

包玉斌，刘康，李婷，等 . 基于InVEST模型的土地利用变化对生境的影响：以陕西省黄河湿地自然保护区为例［J］. 干旱区研究， 2015 ， 32 （ 3 ）： 622 - 629 .

Bao Yubin ， Liu Kang ， Li Ting ， et al . Effects of land use change on habitat based on in VEST model：Taking Yellow River wetland nature reserve in Shaanxi Province as an example ［J］. Arid Zone Research ， 2015 ， 32 （ 3 ）： 622 - 629 .

钟莉娜，王军 . 基于InVEST模型评估土地整治对生境质量的影响［J］. 农业工程学报， 2017 ， 33 （ 1 ）： 250 - 255 .

Zhong Lina ， Wang Jun . Evaluation on effect of land consolidation on habitat quality based on InVEST model ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering ， 2017 ， 33 （ 1 ）： 250 - 255 .

严莉，曹广超，康利刚，等 . 基于InVEST模型的共和县生境质量时空变化及驱动因素［J］. 干旱区研究， 2024 ， 41 （ 2 ）： 314 - 325 .

Yan Li ， Cao Guangchao ， Kang Ligang ， et al . Analysis of spatial and temporal changes in habitat quality and driving factors in Gonghe County using the InVEST model ［J］. Arid Zone Research ， 2024 ， 41 （ 2 ）： 314 - 325 .

王劲峰，徐成东 . 地理探测器：原理与展望［J］. 地理学报， 2017 ， 72 （ 1 ）： 116 - 134 .

Wang Jinfeng ， Xu Chengdong . Geodetector：principle and prospective ［J］. Acta Geographica Sinica ， 2017 ， 72 （ 1 ）： 116 - 134 .

雷馨，海新权 . 耦合PLUS-InVEST模型的兰州市土地利用变化及碳储量经济价值估算［J］. 地理科学， 2025 ， 45 （ 2 ）： 339 - 348 .

Lei Xin ， Hai Xinquan . Assessing economic value of carbon storage and land use changes based on the coupled PLUS-InVEST model in Lanzhou City ［J］. Geographical Science ， 2025 ， 45 （ 2 ）： 339 - 348 .

Xue Hua ， Shi Zhenqin ， Huo Jingeng ， et al . Spatial difference of carbon budget and carbon balance zoning based on land use change： A case study of Henan Province， China ［J］. Environmental Science and Pollution Research ， 2023 ， 30 （ 50 ）： 109145 - 109161 .

Baker S ， Eckerberg K . Ecological restoration success： A policy analysis understanding ［J］. Restoration Ecology ， 2016 ， 24 （ 3 ）： 284 - 290 .

Wang Baorong ， Liu Dong ， Yang Jiajia ， et al . Effects of forest floor characteristics on soil labile carbon as varied by topography and vegetation type in the Chinese Loess Plateau ［J］. Catena ， 2021 ， 196 ： 104825 .

Li Xiang ， Liu Zhaoshun ， Li Shujie ， et al . Multi-scenario simulation analysis of land use impacts on habitat quality in Tianjin based on the PLUS model coupled with the InVEST model ［J］. Sustainability ， 2022 ， 14 （ 11 ）： 6923 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

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

Spatiotemporal evolution of ecosystem service value in mountain- oasis-desert system of typical arid regions——A case study at Manas River basin

Spatiotemporal evolution of productive-living-ecological space at county level of Qinling-Daba Mountains area under background of urban-rural integration

Spatiotemporal evolution and influencing mechanisms of coupling coordination of carbon reduction-pollution reduction-green expansion-economic growth in urban agglomeration in middle reaches of Yangtze River

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

Related Author

Zheng Shiyan

Liu Xiaoming

Lei Haochuan

Ma Jing

Fu Shuai

Xu Bingxian

Feng Yingxiang

Yu Jie

Related Institution

School of Geological Engineering， Qinghai University

School of Engineer， Qinghai Institute of Technology

School of Public Administration， Jiangxi University of Finance and Economics

Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research， Chinese;Academy of Sciences

Graduate University of Chinese Academy of Sciences

⁰