翁翎燕，朱振宇，韓許高，談俊忠

（1. 南京大學(xué)金陵學(xué)院，南京 210089；2. 南京中醫(yī)藥大學(xué)，南京 210023；3. 南京大學(xué)地理與海洋科學(xué)學(xué)院，南京 210023）

0　引　言

以氣候變暖為主要特征的全球氣候變化是迄今為止人類(lèi)面臨的最大環(huán)境問(wèn)題，并已威脅到的人類(lèi)生存及生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展[1]。為探尋減緩全球氣候變暖的對(duì)策，對(duì)如何控制 CO2等溫室氣體的排放，減少碳源，充分發(fā)揮各生態(tài)系統(tǒng)的碳匯功能等方面的研究是目前碳循環(huán)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳庫(kù)是全球碳庫(kù)和陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫(kù)的重要組成部分[2]，主要包括農(nóng)田植被碳庫(kù)和土壤碳庫(kù)[3-4]。對(duì)農(nóng)田植被碳庫(kù)而言，主要通過(guò)農(nóng)作物光合作用吸收大量的 CO2，以生物量的形式貯存在作物體內(nèi)，并可通過(guò)農(nóng)作物還田的方式進(jìn)入土壤中。農(nóng)作物對(duì) CO2的吸收被認(rèn)為是最安全有效的固碳方式，具有固碳周期短，蓄積量大的特點(diǎn)[5]。因而，農(nóng)田植被碳庫(kù)儲(chǔ)量變化對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳乃至全球生態(tài)系統(tǒng)固碳有著不可忽視的作用[6-7]。

相對(duì)于農(nóng)田土壤碳庫(kù)，國(guó)內(nèi)對(duì)農(nóng)田植被碳庫(kù)的研究相對(duì)薄弱，已有的研究大多集中于農(nóng)田植被碳儲(chǔ)量的估算[8]，不同因素對(duì)農(nóng)田植被碳儲(chǔ)量的影響[9-10]以及不同區(qū)域尺度農(nóng)田植被碳源碳匯時(shí)間變化特征分析[11-15]等方面，而對(duì)農(nóng)田植被凈碳匯效應(yīng)及其時(shí)空格局的研究較少。雖然農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中植被碳庫(kù)普遍小于土壤碳庫(kù)，但對(duì)于區(qū)域尺度，農(nóng)田植被碳庫(kù)中的碳儲(chǔ)量仍相當(dāng)可觀且有增加的可能[16]。因而，加強(qiáng)對(duì)農(nóng)田植被凈碳匯及其時(shí)空格局的研究，對(duì)了解農(nóng)業(yè)碳排放及碳吸收的區(qū)域差異，提供更為詳細(xì)的農(nóng)業(yè)碳排放清單，制定差別化的農(nóng)業(yè)管理政策具有重要意義。

江蘇省耕地面積占全省土地總面積的 40%以上，目前面臨著農(nóng)業(yè)低碳化轉(zhuǎn)型。本文擬在已有研究的基礎(chǔ)上，以江蘇省各地級(jí)市為研究單元，采用重心移動(dòng)模型分析江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯重心移動(dòng)路徑，并結(jié)合空間自相關(guān)分析研究農(nóng)田植被凈碳匯的空間集聚特征，以期為江蘇省制定合理的農(nóng)業(yè)管理政策提供參考。

1　研究方法

1.1　凈碳匯估算方法

本文所指的農(nóng)田植被凈碳匯是指作物生育期碳吸收與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中碳排放的差值。其中，碳吸收量主要指作物生育期內(nèi)通過(guò)光合作用扣除自身呼吸消耗后固定的碳，依據(jù)農(nóng)作物產(chǎn)量數(shù)據(jù)、經(jīng)濟(jì)系數(shù)和碳吸收率進(jìn)行估算；碳排放量主要來(lái)自農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中不同的碳排放途徑所直接或間接釋放的碳，并參考West等[17]的碳轉(zhuǎn)化系數(shù)進(jìn)行估算。

碳吸收估算公式為：

式中：Ct為區(qū)域農(nóng)田作物生育期碳吸收量（t）；i為第 i種作物類(lèi)型；Cd為某種作物全生育期碳的吸收總量（t）；Ci為第i種作物全生育期合成單位有機(jī)物質(zhì)（干質(zhì)量）所吸收的碳，即碳吸收率（%）；Qi為第i種作物產(chǎn)量（t）；Wi為第 i種作物收獲部分的含水率（%）；Ri為第 i種作物的根冠比（%）；Hi為第i種作物的經(jīng)濟(jì)系數(shù)（%）。本文選取江蘇省 9種主要作物進(jìn)行碳吸收估算。各種類(lèi)型作物的碳吸收率、經(jīng)濟(jì)系數(shù)、含水率及根冠比見(jiàn)表1。

式中：Et為區(qū)域農(nóng)田利用的碳排放總量（t）。本文主要考慮 7種碳排放途徑，其中，Ef、Ep、Em分別為在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜的使用所引起的碳排放量（t）；Ee為農(nóng)業(yè)機(jī)械用電直接或間接產(chǎn)生的碳排放量（t）；Ei為農(nóng)業(yè)灌溉過(guò)程產(chǎn)生的碳排放量（t）；Es為農(nóng)業(yè)機(jī)械使用柴油直接或間接導(dǎo)致的碳排放量（t）；Eg為農(nóng)田翻耕破壞土壤有機(jī)碳庫(kù)導(dǎo)致的碳排放（t）。各種排放途徑碳排放量估算公式見(jiàn)式（3）至式（9），其中 a、b、c、d、f、g、h、j分別為碳排放系數(shù)，參見(jiàn)表2。

表2　農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)碳排放系數(shù)Table 2　Carbon emission coefficients of agricultural production activities

式中，C凈為區(qū)域農(nóng)田植被凈碳匯（t），Cq為凈碳匯強(qiáng)度（t/hm2），Sg為耕地面積（hm2）。

1.2　凈碳匯重心移動(dòng)模型

重心的概念源于物理學(xué)，區(qū)域重心是指某一要素在研究區(qū)域內(nèi)受力達(dá)到平衡的點(diǎn)，通過(guò)重心移動(dòng)可反映地理事物和要素的空間變化。本文引入重心模型分析江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯的空間變化規(guī)律，其基本思路是運(yùn)用重心模型，以研究對(duì)象的屬性數(shù)據(jù)作為權(quán)重，借助 GIS技術(shù)，計(jì)算研究對(duì)象的空間重心坐標(biāo)。其計(jì)算公式為：

式中，X，Y分別為江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯重心的經(jīng)緯度坐標(biāo)，Pk為第k個(gè)地級(jí)市農(nóng)田植被凈碳匯值，xk，yk分別為第k個(gè)地級(jí)市的經(jīng)緯度坐標(biāo)，m為江蘇省所包含的地級(jí)市個(gè)數(shù)。

式中，Du-v為從第u年到第v年重心移動(dòng)的距離（km），（Xu，Yu）、（Xv，Yv）為第u和v年江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯重心坐標(biāo)，R為將地理坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)的系數(shù)（km），取值為111.11。

1.3　空間自相關(guān)分析

空間自相關(guān)分析是用來(lái)確定某一變量在空間位置上有無(wú)相關(guān)性及相關(guān)程度的分析方法，有全局空間自相關(guān)和局部空間自相關(guān) 2種表征方式。全局空間自相關(guān)測(cè)度某一變量在空間內(nèi)的整體分布狀況，并判斷是否存在聚集特性。運(yùn)用ArcGIS10.2，用Global Moran’s Ⅰ反映江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯空間總體格局。計(jì)算公式為：

式中，I為全局Moran指數(shù)，w為研究區(qū)域個(gè)數(shù)，ωpq為空間單位p和q的權(quán)重，xp- x 和xq- x 分別為第p和q空間上觀測(cè)值與平均值的偏差。I值在[–1,1]之間，I＞0表示空間正相關(guān)，觀測(cè)對(duì)象在空間呈集聚特征；I＜0表示空間負(fù)相關(guān)，觀測(cè)對(duì)象在空間呈離散特征；I＝0表示空間不相關(guān)，觀測(cè)對(duì)象在空間隨機(jī)分布。

同時(shí)，為了對(duì)I的顯著性進(jìn)行檢驗(yàn)，用Z得分和P值取95%的置信區(qū)間進(jìn)行檢驗(yàn)。當(dāng)–1.96＜Z＜1.96，P＞0.05時(shí)，不能拒絕零假設(shè)，觀測(cè)對(duì)象在空間上呈隨機(jī)分布；當(dāng)Z＞1.96或Z＜–1.96，P＜0.05時(shí)，拒絕零假設(shè)，觀測(cè)對(duì)象在空間上呈集聚或離散的分布格局。

局部空間自相關(guān)用于識(shí)別聚集區(qū)的具體地理分布。本文運(yùn)用 Getis-Ord Gi*測(cè)度江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯的局部空間自相關(guān)特征，并分析是否存在高值集聚或低值集聚。計(jì)算公式為：

2　研究區(qū)域與數(shù)據(jù)

2.1　研究區(qū)域

江蘇地處中國(guó)大陸東部沿海地區(qū)中部，淮河下游，位于 116°18′～121°57′ E，30°45′～35°20′ N 之間，土地總面積10.67×104km2，耕地面積 458×104hm2。全省地形以平原為主，屬于溫帶向亞熱帶的過(guò)渡性氣候，雨量適中，農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)歷史悠久，開(kāi)發(fā)程度高。全省下轄13個(gè)地級(jí)市，由于歷史和地理等原因，經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈現(xiàn)一定區(qū)域差異，形成蘇南、蘇中、蘇北的經(jīng)濟(jì)發(fā)展梯度，但從農(nóng)業(yè)發(fā)展、農(nóng)田生態(tài)角度看，卻呈現(xiàn)出與經(jīng)濟(jì)發(fā)展梯度不同的格局。據(jù)2016年《江蘇省農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》，2015年，江蘇省農(nóng)作物播種面積774.50×104km2，農(nóng)業(yè)產(chǎn)值3 722.10億元。

2.2　數(shù)據(jù)來(lái)源

基于數(shù)據(jù)的可獲性，本文以江蘇省13個(gè)地級(jí)市為研究單元，對(duì)其2000—2015年農(nóng)田植被凈碳匯時(shí)空格局進(jìn)行實(shí)證分析。本文計(jì)算碳吸收、碳排放中的各種農(nóng)作物產(chǎn)量、化肥使用量、農(nóng)藥使用量、農(nóng)膜使用量、農(nóng)作物種植面積、農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力、農(nóng)田有效灌溉面積等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)均來(lái)源于《江蘇農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》。

3　結(jié)果與分析

3.1　江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯時(shí)空演變趨勢(shì)分析

3.1.1江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯的時(shí)空分布格局分析

根據(jù)上述凈碳匯的估算方法估算江蘇省各地級(jí)市農(nóng)田植被凈碳匯及凈碳匯強(qiáng)度。由圖 1可以看出，江蘇省各市農(nóng)田植被凈碳匯總量均為正值，表明近16 a來(lái)，江蘇省農(nóng)田植被具有較強(qiáng)的碳匯功能，但農(nóng)田植被凈碳匯總量及其變化趨勢(shì)存在較大的地區(qū)差異。農(nóng)田植被凈碳匯總量的總體分布特點(diǎn)是蘇北地區(qū)普遍高于蘇中地區(qū)，蘇中地區(qū)又明顯高于蘇南地區(qū)，以2015年為例，最高的鹽城市（885.39×104t）與最低的無(wú)錫市（92.65×104t）相差了9.56倍；從變化趨勢(shì)看，蘇中和蘇北8市的農(nóng)田植被凈碳匯總量呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì)，而蘇南 5市中除鎮(zhèn)江市的凈碳匯總量略有上升外，其他 4市的凈碳匯總量均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

與農(nóng)田植被凈碳匯總量的變化趨勢(shì)不同，近16 a來(lái)，江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯強(qiáng)度總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)（無(wú)錫市除外）（圖2），其空間分布特點(diǎn)是蘇中地區(qū)最高，蘇北地區(qū)其次，而蘇南地區(qū)最低，以2015年為例，最高的泰州市（14.64 t/hm2）與最低的南京市（6.83 t/hm2）之間相差了2.14倍。

圖1　江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯時(shí)空變化Fig.1　Spatial and temporal variation of net carbon sink of farmland vegetation in Jiangsu Province

圖2　江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯強(qiáng)度時(shí)空變化Fig.2　Spatial and temporal variation of net carbon sink intensity of farmland vegetation in Jiangsu Province

3.1.2江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯的重心移動(dòng)路徑分析

基于估算出的2000—2015年江蘇省各地級(jí)市農(nóng)田植被凈碳匯結(jié)果，利用式（12）和式（13）計(jì)算江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯重心及其移動(dòng)距離，通過(guò)ArcGIS10.2軟件繪制凈碳匯重心移動(dòng)路徑圖（圖 3），并進(jìn)行重心移動(dòng)路徑分析。

圖3　2000-2015年江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯重心轉(zhuǎn)移路徑Fig.3　Shift path of net carbon sink gravity center of farmland vegetation in Jiangsu Province from 2000 to 2015

（1）2000—2015年，江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯重心位于 109°53′～110°00′E，34°09′～34°22′N(xiāo) 之間，偏離江蘇省的幾何中心（109°58′E，34°08′N(xiāo)），重心逐漸向西北方向移動(dòng)，并逐漸遠(yuǎn)離幾何中心。2000年，農(nóng)田植被凈碳匯重心在江蘇省高郵市，到2015年，重心遷移到江蘇省寶應(yīng)縣，重心向西北方向移動(dòng)了27.68 km。

（2）2000—2015年，江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯重心移動(dòng)大致可以分為4個(gè)階段。第一階段：2000—2002年，農(nóng)田植被碳匯重心向西北方向遷移，重心位置由2000年的江蘇省高郵市遷移到2002年的江蘇省寶應(yīng)縣，遷移了10.19 km；第二階段：2002—2006年，凈碳匯重心經(jīng)歷了2002年以后一次較大幅度向東南方向偏移和2004年以后一次較小幅度向東南方向偏移后，總體向西北方向偏移了8.29 km，重心位置仍位于江蘇省寶應(yīng)縣境內(nèi)；第三階段：2006—2012年，凈碳匯重心總體繼續(xù)向西北方向偏移，經(jīng)歷了2006年以后和2009年以后2次向東北方向小幅振蕩性的偏移，總體向西北方向偏移的距離是8.54 km；第四階段為2012—2015年，其中2012—2013年重心向東南方向偏移了8.31 km后，繼續(xù)向西北方向偏移，達(dá)到2015年的重心位置。

（3）2000—2015年，江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯重心移動(dòng)的總體特征：一是江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯重心總體向西北方向移動(dòng)，除2000年和2003年以外，重心均位于江蘇省寶應(yīng)縣，越來(lái)越偏離江蘇省的幾何中心；二是2000—2004年，重心移動(dòng)的方向和距離振蕩幅度較大，而2004年以后，重心移動(dòng)的方向和距離振蕩幅度相對(duì)較小。

3.2　江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯的空間集聚效應(yīng)分析

3.2.1江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯的全局空間自相關(guān)分析

利用ArcGIS10.2得到2000—2015年江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯的全局空間自相關(guān)指數(shù)I及其顯著性水平（Z得分和P值），并通過(guò)3種空間權(quán)重方案進(jìn)行對(duì)比分析（表3）。

表3　江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯全局空間自相關(guān)指數(shù)及其顯著性水平Table 3　Global spatial autocorrelation index and its significance level of net carbon sink of farmland vegetation in Jiangsu Province

由表3可以看出，通過(guò)3種空間權(quán)重方案得出的農(nóng)田植被凈碳匯全局空間自相關(guān)指數(shù) I在研究時(shí)段內(nèi)均為正值且均通過(guò) 5%顯著性檢驗(yàn)。結(jié)果表明：2000—2015年，江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯具有空間正相關(guān)特征，即農(nóng)田植被凈碳匯的相似性區(qū)域呈現(xiàn)空間集聚分布特征。對(duì)3種權(quán)重方案得出的全局空間自相關(guān)指數(shù) I的均值進(jìn)行對(duì)比分析顯示：2000—2015年江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯空間正相關(guān)水平的高低次序?yàn)榉桨敢唬痉桨溉痉桨付?種方案下各年份全局空間自相關(guān)指數(shù)I介于0.3～0.6之間并保持相對(duì)穩(wěn)定，表明研究時(shí)段內(nèi)這種相似性區(qū)域空間高值集聚或空間低值集聚趨勢(shì)的年際變化不大。

3.2.2江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯的局部空間自相關(guān)分析

為了更加有效地分析江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯的空間格局演變情況，本文選擇2000年、2005年、2010年及2015年4個(gè)代表年份的農(nóng)田植被凈碳匯數(shù)據(jù)，依據(jù)全局空間自相關(guān)指數(shù)計(jì)算過(guò)程中的方案一，利用 ArcGIS10.2軟件計(jì)算局部空間自相關(guān)指數(shù)，用自然段點(diǎn)法將每個(gè)年份的局部空間自相關(guān)指數(shù)分成4類(lèi)，由此生成江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯空間格局的演化圖，如圖4所示。

圖4　江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯熱點(diǎn)演化圖Fig.4　Evolution map of hot spot of net carbon sink of farmland vegetation in Jiangsu Province

（1）從整體空間結(jié)構(gòu)看，江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯熱點(diǎn)區(qū)域的總體格局保持相對(duì)穩(wěn)定，總體呈“北熱南冷”的空間特征。鹽城、淮安和宿遷 3市為相對(duì)穩(wěn)定的熱點(diǎn)區(qū)域，說(shuō)明這3個(gè)城市的農(nóng)田植被凈碳匯處于較高水平，無(wú)錫、常州和鎮(zhèn)江3市為相對(duì)穩(wěn)定的冷點(diǎn)區(qū)域，說(shuō)明這3個(gè)城市的農(nóng)田植被凈碳匯處于較低水平。

（2）從區(qū)域尺度看，沿海地區(qū)和內(nèi)陸地區(qū)的農(nóng)田植被凈碳匯水平要明顯高于沿江地區(qū)，這與江蘇省沿江地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平明顯好于沿海地區(qū)和內(nèi)陸地區(qū)的區(qū)域分布特征恰好相反。從2000年到2015年的空間對(duì)比可以看出，沿江8市中（南京、鎮(zhèn)江、揚(yáng)州、常州、泰州、無(wú)錫、蘇州、南通），除了南京市由冷點(diǎn)區(qū)域躍遷為次冷區(qū)域外，其余7市均未發(fā)生熱點(diǎn)區(qū)的變化。

（3）從4種類(lèi)型的變化看，在總體格局保持相對(duì)穩(wěn)定的情況下，各種類(lèi)型的區(qū)域仍然發(fā)生了一定的變化。16 a間，江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯熱點(diǎn)區(qū)域的比重由2000年的30.77%下降到2005年的23.08%，繼而上升到2015年的38.46%，次熱點(diǎn)區(qū)域的比重趨勢(shì)剛好相反。冷點(diǎn)區(qū)域的比重由2000年的30.77%下降到2015年的23.08%，而次冷點(diǎn)區(qū)域的比重16 a來(lái)由7.69%上升到15.39%，說(shuō)明2000—2015年間江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯水平呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。4個(gè)代表年份中，未發(fā)生變化的區(qū)域有10個(gè)，占總數(shù)的76.92%，均保持熱點(diǎn)區(qū)域的城市為蘇北地區(qū)的鹽城、淮安和宿遷，均保持冷點(diǎn)區(qū)域的城市為蘇南地區(qū)的無(wú)錫、鎮(zhèn)江和常州。說(shuō)明2000年以來(lái)江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯水平仍然保持著原有的格局，且蘇北地區(qū)以高值區(qū)為主，蘇南地區(qū)以低值區(qū)為主。

4　討　論

2000—2015年，江蘇省各市農(nóng)田植被凈碳匯總量均為正值，表明江蘇省農(nóng)田植被具有較強(qiáng)的碳匯功能，與趙榮欽等[12]、韓召迎等[19]、段華平等[24]、戴毅豪等[25]的研究結(jié)果相似。但本文得出江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯強(qiáng)度總體呈上升的趨勢(shì)與錢(qián)曉雍[26]的研究結(jié)果存在一定的不一致性，主要原因是：在估算碳吸收與碳排放時(shí)所用的計(jì)算公式不同，本文選取了更為全面的碳吸收與碳排放途徑，如在估算碳吸收總量時(shí)使用了含水率、根冠比，這與張鵬巖等[27]的研究方法相同，在估算碳排放總量時(shí)考慮了7種碳排放途徑，這與王梁等[28]的研究方法相同，說(shuō)明本文所得出的結(jié)果能基本反映江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯的時(shí)空變化特征。

江蘇省各市農(nóng)田植被凈碳匯與凈碳匯強(qiáng)度的變化趨勢(shì)不同。16 a來(lái)蘇南地區(qū)農(nóng)田植被凈碳匯總量總體呈下降趨勢(shì)（鎮(zhèn)江除外），而同期凈碳匯強(qiáng)度總體呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)（無(wú)錫除外），兩者的變化趨勢(shì)表現(xiàn)出不一致性。農(nóng)田植被凈碳匯的變化趨勢(shì)與作物碳吸收量的變化趨勢(shì)相近[13,19,28-29]，主要受耕地面積下降的影響。16 a來(lái)蘇南地區(qū)耕地面積共減少34.52萬(wàn)hm2，是蘇中及蘇北地區(qū)耕地面積減少量的3.69倍。凈碳匯強(qiáng)度是對(duì)碳排放或碳吸收能力的度量，主要與作物單產(chǎn)水平有關(guān)，2000—2015年，蘇南地區(qū)糧食作物單產(chǎn)由 5 368.78 kg/hm2提高到6 439.02 kg/hm2，使得蘇南地區(qū)農(nóng)田植被凈碳匯強(qiáng)度在整個(gè)研究期呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。農(nóng)田植被凈碳匯總量最高地區(qū)在蘇北，而凈碳匯強(qiáng)度最高地區(qū)卻在蘇中。原因是隨著里下河平原的綜合整治，近年來(lái)蘇中地區(qū)逐漸成為江蘇省糧食的主產(chǎn)區(qū)，而蘇北地區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)、管理措施及農(nóng)業(yè)投入效率較低，限制了農(nóng)田植被凈碳匯強(qiáng)度的發(fā)揮。為發(fā)揮農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)整體的生態(tài)屏障作用，首先應(yīng)該加強(qiáng)耕地保護(hù)與基本農(nóng)田的建設(shè)，同時(shí)注重農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn)，各地區(qū)因地制宜地采取有效措施來(lái)提高農(nóng)田植被凈碳匯水平，如蘇北地區(qū)可通過(guò)推廣生物質(zhì)碳添加、秸稈還田等農(nóng)田管理措施來(lái)提高農(nóng)田植被凈碳匯[30]。

現(xiàn)有文獻(xiàn)在進(jìn)行農(nóng)田植被碳源、碳匯空間格局分析時(shí)，主要方法是根據(jù)公式計(jì)算出各區(qū)域的碳吸收與碳排放量數(shù)值，通過(guò)數(shù)值的對(duì)比來(lái)分析其空間分布特征[12-14,19]。任何事物或現(xiàn)象都存在相關(guān)性，且這種相關(guān)性與事物間的距離有關(guān)，距離越近的事物間相關(guān)性越強(qiáng)[31]。鑒于此，本文運(yùn)用重心分析法來(lái)分析江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯的空間變化規(guī)律，并綜合運(yùn)用空間自相關(guān)分析法來(lái)探索各市農(nóng)田植被凈碳匯的聚集或離散特征，這在一定程度了豐富了農(nóng)田植被凈碳匯時(shí)空分局格局研究的方法。從研究結(jié)果來(lái)看，江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯重心總體向西北方向移動(dòng)，表明在蘇南地區(qū)農(nóng)田植被凈碳匯提升空間逐漸縮小的情況下，未來(lái)進(jìn)一步提高江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯的潛力主要集中在蘇中、蘇北地區(qū)。而不同地級(jí)市間農(nóng)田植被凈碳匯的局部空間關(guān)聯(lián)表現(xiàn)為“北熱南冷”的特征，與江蘇省經(jīng)濟(jì)空間格局以蘇州、無(wú)錫為核心的“圈狀空間結(jié)構(gòu)”[32]剛好相反。蘇南地區(qū)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的過(guò)程中伴隨著耕地的占用，糧食播種面積的減少及糧食產(chǎn)量的下降，是造成蘇南地區(qū)農(nóng)田植被凈碳匯處于江蘇省最低水平的主要原因。近年來(lái)，隨著國(guó)家“一帶一路”戰(zhàn)略，國(guó)家“十三五”東隴海規(guī)劃及江蘇省振興蘇北計(jì)劃等國(guó)家及地方戰(zhàn)略規(guī)劃的實(shí)施，蘇北地區(qū)逐漸進(jìn)入經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新階段。未來(lái)蘇北地區(qū)發(fā)展過(guò)程中應(yīng)著重發(fā)展現(xiàn)代工業(yè)和低碳產(chǎn)業(yè)，進(jìn)一步加強(qiáng)耕地的保護(hù)，加快低碳農(nóng)業(yè)的發(fā)展，使得農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)發(fā)揮更大的生態(tài)屏障作用。

本文依據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，在計(jì)算碳吸收總量時(shí)選取了研究區(qū)內(nèi) 9種主要的農(nóng)作物，并未把全部農(nóng)作物種類(lèi)計(jì)算在內(nèi)，一定程度上影響到了計(jì)算的精度；其次，在碳排放計(jì)算中采用的碳排放轉(zhuǎn)化系數(shù)均參考自國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，在江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯計(jì)算中不一定完全適用。因此，由于存在上述的不確定性因素，在今后的研究中需進(jìn)行適當(dāng)修正。在進(jìn)行空間格局分析時(shí)，空間單元的選擇過(guò)大，選擇市域作為空間單元在一定程度上忽略了縣域甚至更小尺度上的空間相關(guān)關(guān)系，而小尺度的研究對(duì)揭示江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯的空間格局則更為必要，未來(lái)將在這方面做更為深入的研究。

5　結(jié)　論

1）2000—2015年，江蘇省農(nóng)田植被具有較強(qiáng)的碳匯功能，凈碳匯總量與凈碳匯強(qiáng)度的地區(qū)差異明顯。從農(nóng)田植被凈碳匯總量上看，蘇北及蘇中地區(qū)呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì)，蘇南地區(qū)總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，且蘇北地區(qū)＞蘇中地區(qū)＞蘇南地區(qū)；從農(nóng)田植被凈碳匯強(qiáng)度上看，江蘇省各市農(nóng)田植被凈碳匯強(qiáng)度總體呈上升趨勢(shì)，且蘇中地區(qū)＞蘇北地區(qū)＞蘇南地區(qū)。

2）2000—2015年，江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯重心總體呈現(xiàn)西北方向遷移。重心在遷移的過(guò)程中呈現(xiàn)出多次向東南方向振蕩偏移進(jìn)而又向西北方向遷移的特點(diǎn)，2000—2004年間的振蕩偏移幅度較大，而后逐漸縮小。重心遷移方向的特點(diǎn)表明蘇中和蘇北地區(qū)是未來(lái)江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯的主要潛力區(qū)。

3）2000—2015年，江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯表現(xiàn)為“北熱南冷”相對(duì)穩(wěn)定的空間格局。江蘇省農(nóng)田植被凈碳匯呈現(xiàn)出全局依懶性和空間正相關(guān)特征，農(nóng)田植被凈碳匯空間正相關(guān)性呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，局部空間自相關(guān)特征表現(xiàn)為沿海地區(qū)和內(nèi)陸地區(qū)的農(nóng)田植被凈碳匯水平明顯高于沿江地區(qū)，熱點(diǎn)區(qū)域的比重由 2000年的30.77%上升到2015年的38.46%，冷點(diǎn)區(qū)域則由2000年的30.77%下降到2015年的23.08%。

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