中国近20年来温室大棚空间格局演变和温室气体排放
文献类型：学位论文
| 作者 | 刘晓宇 |
| 答辩日期 | 2024-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 李秀彬 ; 辛良杰 |
| 关键词 | 温室大棚 温室气体排放 影响因素 遥感提取 中国 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 自然地理学 |
| 英文摘要 | 随着城镇化与经济增长，居民食物结构升级，中国的温室大棚进入21世纪后快速扩张。作为土地利用集约化的典型代表，温室大棚在促进农业现代化、农民增收、农产品供给等方面发挥了重要作用，但其高强度和高频率的种植模式也造成了大量的温室气体排放。温室大棚这一土地利用类型所带来的高额产出备受关注，而背后的环境影响却常被忽视。在此背景下，研究中国覆盖温室大棚的土地规模，其地理分布特征、演变规律、影响因素，以及温室大棚这种高强度、高频率、封闭式的农业生产系统对温室气体排放造成的影响与变化等问题对农业发展和土地可持续集约利用具有重要意义，值得深入研究。 本研究以中国温室大棚快速发展时期作为研究时段，基于Landsat影像，提取2000、2010和2020年中国温室大棚的空间分布，据此分析中国温室大棚的时空演变特征。基于空间数据、社会经济统计数据和农户调查数据，从像元、农户与区域尺度运用定量与定性分析结合的方法，探讨了温室大棚时空演变以及农户经营温室大棚规模的影响因素，并计算了中国温室大棚的空间扩张概率。基于省级温室大棚投入产出数据，利用生命周期评价方法，对温室大棚的温室气体排放进行定量评估和对比。在此基础上，结合数据包络分析与情景分析，估算了温室大棚的温室气体减排潜力。本研究的主要结论如下： （1）2000-2020年，中国温室大棚总面积由1594.66 km2增加到11838.77 km2，增幅为642.40%。其中，2010-2020年是温室大棚的主要扩张时段。在空间上，中国温室大棚由2000年的仅在华北平原和西南地区有零星分布，发展为2020年的以华北平原、关中平原为主的集中连片分布和东北、东南、西北、西南地区的局地集中连片分布格局。平原地区主要呈现团块形态发展，山区主要呈现线状形态发展和东南地区主要呈现点状形态发展。 （2）中国温室大棚的发展受到区位、人口、经济、市场多方面因素共同影响。在地形上，低海拔地区和平缓地带是温室大棚集中分布和扩张的主要区域。在气候上，温室大棚主要分布和扩张于年平均气温15℃左右和年均降水量600~1000mm的区域。在区位上，温室大棚在道路、水体和农村居民点的附近分布和扩张。此外，区域的耕地面积、人口密度、城市人均可支配收入、第三产业产值占比、第一产业从业人数和人均农业总产值等因素促进了温室大棚的发展。在农户尺度上，土地禀赋、劳动力禀赋、技术水平以及市场配套影响着农户经营温室大棚规模的决策。 （3）2000、2010和2020年中国温室大棚的温室气体排放强度分别为5.10×106 kg CO2-eq/km2，5.38×106 kg CO2-eq/km2和5.47×106 kg CO2-eq/km2，温室气体排放总量分别为8.13×109 kg CO2-eq，2.71×1010 kg CO2-eq和6.47×1010 kg CO2-eq，二者均呈现增加趋势。温室大棚的建造材料与氮肥投入是最主要的温室气体排放源。温室气体排放强度增加主要来源于化肥与农药投入的增加，而温室气体排放总量增加的成因在不同时段上存在差异。其中，2000-2010年的增加主要来自于农资投入增加和大棚面积的扩张；2010-2020年的增加主要来自于大棚面积的扩张。空间上，温室气体排放强度整体呈现“中南高，东北低”的格局，温室气体排放总量高值主要分布在环渤海区域。 （4）在设定的温室大棚骨架与棚膜的使用寿命分别延长50%和100%的情景下，二者产生的温室气体排放强度可分别减少6.45×105 kg CO2-eq/km2和9.68×105 kg CO2-eq/km2。在温室大棚各项生产投入达到最优效率时，可造成的温室气体排放强度减少潜力为1.67×106 kg CO2-eq/km2，这一减少主要来自于化肥、柴油和农药的投入优化。在两种情景下，中国温室大棚的温室气体减排总量可分别达到2.74×1010 kg CO2 -eq和3.12×1010 kg CO2 -eq，减排率分别为42.27%和48.17%。其中，山东省具有最高的大棚温室气体减排潜力，其减排潜力占全国的27.12%。提高化肥利用效率和延长温室大棚的使用寿命可以有效减少温室气体排放。 本研究一方面揭示了全国尺度温室大棚长时序的演变特征，为认识中国土地利用集约化发展提供了知识基础与数据支撑，另一方面系统地评估了温室大棚生产系统的温室气体排放效应并提出温室气体减排潜力与方向，这有助于衡量土地集约化过程中的环境影响，也为进行温室大棚清洁高效生产提供改进方向。 |
| 学科主题 | 自然地理学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 171 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/209325]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘晓宇. 中国近20年来温室大棚空间格局演变和温室气体排放[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2024. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。