基于ＩｎＶＥＳＴ 的沁河流域產(chǎn)水量－碳儲(chǔ)量時(shí)空演變及關(guān)聯(lián)分析

摘 要：為應(yīng)對(duì)氣候變化和水資源壓力，實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)下的區(qū)域水資源可持續(xù)利用，采用ＩｎＶＥＳＴ 模型，評(píng)估了２０００—２０２０ 年沁河流域的碳儲(chǔ)量及產(chǎn)水量，并使用地理探測(cè)器研究其驅(qū)動(dòng)因子及解釋力，在此基礎(chǔ)上利用空間自相關(guān)分析模型分析了兩者的空間關(guān)聯(lián)性。結(jié)果表明：１）沁河流域產(chǎn)水量呈現(xiàn)波動(dòng)增加趨勢(shì)，由２０００ 年的１０．２０ 億ｍ３ 上升到２０２０ 年的１１．６７ 億ｍ３，與降水量變化趨勢(shì)一致，主要驅(qū)動(dòng)因子為碳儲(chǔ)量及潛在蒸散發(fā)量；２）碳儲(chǔ)量由２０００ 年的１６ ７５６．６７ 萬(wàn)ｔ 下降到２０２０ 年的１６ ７１１．０５ 萬(wàn)ｔ，與土壤碳儲(chǔ)量變化趨勢(shì)一致，主要驅(qū)動(dòng)因子為潛在蒸散發(fā)量與產(chǎn)水量；３）產(chǎn)水量與碳儲(chǔ)量的全局莫蘭指數(shù)平均值為－０．２，在空間上主要呈現(xiàn)高產(chǎn)水量－低碳儲(chǔ)量及低產(chǎn)水量－高碳儲(chǔ)量分布。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)水量；碳儲(chǔ)量；ＩｎＶＥＳＴ 模型；地理探測(cè)器；空間自相關(guān)分析；沁河流域

中圖分類(lèi)號(hào)：ＴＶ２１３．４ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２５．０３．００１

引用格式：楊智楷，左其亭，巴音吉，等．基于ＩｎＶＥＳＴ 的沁河流域產(chǎn)水量－碳儲(chǔ)量時(shí)空演變及關(guān)聯(lián)分析［Ｊ］．人民黃河，２０２５，４７（３）：１－９．

０ 引言

全球氣候變暖、水資源短缺等問(wèn)題已成為當(dāng)今世界面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。氣候變暖導(dǎo)致全球極端氣候事件頻發(fā)，進(jìn)一步導(dǎo)致洪澇災(zāi)害頻發(fā)、水資源分布不均，不僅對(duì)人類(lèi)生存和發(fā)展構(gòu)成直接威脅，而且對(duì)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性及生物多樣性造成嚴(yán)重影響。２０１５ 年，為應(yīng)對(duì)全球氣候變化，第２１ 屆聯(lián)合國(guó)氣候變化大會(huì)通過(guò)了《巴黎協(xié)定》［１］ 。隨后，世界上許多國(guó)家將“碳中和”目標(biāo)納入國(guó)家戰(zhàn)略。我國(guó)作為世界上最大的碳排放國(guó)，承諾在２０６０ 年實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)［２］ ，為此我國(guó)積極采取措施減少碳排放量并增加碳吸收量［３］ ，這將使區(qū)域土地利用格局、氣候條件發(fā)生變化，進(jìn)而對(duì)區(qū)域水文過(guò)程產(chǎn)生重大影響，最終影響區(qū)域產(chǎn)水量［４］ 。產(chǎn)水量和碳儲(chǔ)量作為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的重要組成部分，具有協(xié)調(diào)與權(quán)衡關(guān)系［５］ 。研究產(chǎn)水量與碳儲(chǔ)量的時(shí)空演變規(guī)律及關(guān)聯(lián)性，對(duì)于保護(hù)區(qū)域水資源、應(yīng)對(duì)氣候變化及維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性具有重要意義［６－８］ 。

目前，已有大量學(xué)者針對(duì)產(chǎn)水量、碳儲(chǔ)量評(píng)估開(kāi)展了研究。ＩｎＶＥＳＴ 模型因其需求數(shù)據(jù)少、運(yùn)行速度快、模擬精度高等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于流域、區(qū)域、國(guó)家等多尺度的產(chǎn)水量、碳儲(chǔ)量評(píng)估。例如：Ｌｅｈ 等［９］ 、鄭吉林等［１０］ 和李明臣等［１１］ 利用ＩｎＶＥＳＴ 模型分別對(duì)西非科特迪瓦、我國(guó)晉北地區(qū)和陜西黃土高原的產(chǎn)水量進(jìn)行了評(píng)估；Ｋａｆｙ 等［１２］ 、彭云妮等［１３］ 、吳先雯等［１４］ 使用ＩｎＶＥＳＴ 模型對(duì)孟加拉國(guó)吉大港山區(qū)、我國(guó)京津冀地區(qū)和江蘇省的碳儲(chǔ)量進(jìn)行模擬與預(yù)測(cè)，均取得了較好的模擬結(jié)果。產(chǎn)水量及碳儲(chǔ)量對(duì)于土地利用類(lèi)型的變化具有高度敏感性［１５－１６］ ，土地利用格局的演變是碳源和碳匯時(shí)空格局轉(zhuǎn)換的重要表征［１７］ ，也是影響區(qū)域產(chǎn)水量的重要因素［１８］ 。因此，有學(xué)者針對(duì)不同土地利用類(lèi)型對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)水量、碳儲(chǔ)量的貢獻(xiàn)力開(kāi)展了相關(guān)研究，如冀新慧等［１９］ 發(fā)現(xiàn)林地碳固存能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他地類(lèi)，然而林地蒸散發(fā)潛力較大，且對(duì)地表徑流具有攔截作用，會(huì)削減洪峰流量［２０］ ，從而對(duì)區(qū)域產(chǎn)水量造成影響。因此，制定合理的土地利用制度對(duì)于實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)下的水資源可持續(xù)利用至關(guān)重要。與此同時(shí)，越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始探究產(chǎn)水量、碳儲(chǔ)量的驅(qū)動(dòng)因素及關(guān)聯(lián)性，以期厘清其變化背后的機(jī)制與原理。但是，以往研究大多單獨(dú)針對(duì)產(chǎn)水量或碳儲(chǔ)量進(jìn)行定量評(píng)估，且多是對(duì)兩者的單一顯著性驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行分析（如降雨之于產(chǎn)水量、土地利用之于碳儲(chǔ)量［２１］ ），鮮有對(duì)產(chǎn)水量和碳儲(chǔ)量同時(shí)進(jìn)行自然因素、人類(lèi)活動(dòng)因素、地形因素等系統(tǒng)性的驅(qū)動(dòng)因素分析，缺少對(duì)碳儲(chǔ)量和產(chǎn)水量之間內(nèi)在聯(lián)系和關(guān)聯(lián)特征進(jìn)行深入探究。

基于此，本文采用ＩｎＶＥＳＴ 模型，分析沁河流域土地利用、產(chǎn)水量和碳儲(chǔ)量時(shí)空變化特征，使用地理探測(cè)器對(duì)產(chǎn)水量和碳儲(chǔ)量的驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行單因子探測(cè)及交互探測(cè)，并利用空間自相關(guān)模型分析兩者之間的關(guān)聯(lián)性，旨在為流域土地利用格局優(yōu)化、水資源管理和“雙碳”目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)提供參考。