Spatiotemporal Patterns and Associations of Ecological Quality and Carbon Storage Across Three Major Agricultural Provinces in Central China
Xiaohan Liu · Lei Wang · Hui Min Zhao
评估中部三大农业省生态质量、植被生产力与碳储量的时空格局及空间关联。
用RSEI、CASA模型、InVEST模型结合Spearman相关、GeoDet
生态质量先降后微升，建设用地增112%，碳储减3459万吨；三指标空间关联但不可互换。
可探究不同农业省土地利用变化下生态质量与碳储量的非线性驱动机制及分区管控策略。
基于RSEI、CASA与InVEST模型对中部三大农业省生态质量与碳储量的长时序空间关联分析，方法规范、数据扎实，对农业生态保护与国土空间管控有参考价值。
生态质量、植被生产力与碳储量表征不同的生态系统属性，可能对土地利用变化作出不同响应。本研究评估了华中三个农业大省——湖北、河南和安徽——上述指标的时空格局及其空间关系。生态质量采用遥感生态指数（RSEI）评估，植被生产力以Carnegie–Ames–Stanford Approach（CASA）模型估算的净初级生产力（NPP）表征，碳储量则采用生态系统服务与权衡综合评估（InVEST）模型估算。运用Spearman相关分析、地理探测器及描述性协调指数比较其空间关系。2000—2010年生态质量下降，此后仅略有恢复，东部和北部平原的值持续低于西部和南部山区。1990—2020年，建设用地扩张112.03%，而模型估算的碳储量下降34.59 × 10⁶ t。RSEI与NPP总体呈正相关，但相关性在各省份、生态质量等级和土地利用类型间差异显著。在复合因子中，RSEI对碳储量空间变异的解释力最强（q = 0.420–0.467），NDVI是RSEI中最强的组分。地理探测器识别出双因子和非线性增强，表明成对因子解释的空间变异多于单因子。中度协调和初级协调合计占有效像元的99%以上，而严重失调从0.88%降至0.44%。研究结果表明，三个指标在空间上相互关联但不可互换。综合而言，研究结果支持保护山地森林区域、限制平原和城市边缘的建设用地扩张与耕地流失，并利用多指标识别需开展局部评估的区域。