基于PLUS⁃InVEST模型的黄河流域碳储量时空演变与模拟

魏姗; 丁明磊; 杨伟敏

doi:10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.05.037

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基于PLUS⁃InVEST模型的黄河流域碳储量时空演变与模拟

数据科学 | 更新时间：2026-10-21

- 基于PLUS⁃InVEST模型的黄河流域碳储量时空演变与模拟
- Spatiotemporal Evolution and Simulation of Carbon Storage in the Yellow River Basin Based on the PLUS-InVEST Model
- 水土保持学报 2026年40卷第5期页码：471-482
- 作者机构：
  
  1.濮阳职业技术学院能源与化学工程学院，河南濮阳 457000
  2.华北水利水电大学人居科学与设计学院，郑州 450000
  3.濮阳市昌隆规划建设有限公司，河南濮阳 457000
- 作者简介：
  
  魏姗（1984—），女，硕士，讲师，主要从事土地利用优化及碳储量评估研究。E-mail：weishan0517@163.com
  杨伟敏（1988—），女，学士，工程师，主要从事人文地理与城市规划研究。E-mail：yangweimin111@126.com
- 基金信息：
- DOI：10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.05.037
  中图分类号： X171.1;F301.24
- CSTR：32310.14.stbcxb.2026.05.037
- 收稿：2026-05-23，
  
  修回：2026-07-03，
  
  录用：2026-07-15，
  
  网络首发：2026-08-21，
  
  纸质出版：2026-10-28
- 稿件说明：
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魏姗，丁明磊，杨伟敏.基于PLUS⁃InVEST模型的黄河流域碳储量时空演变与模拟［J］.水土保持学报，2026，40（5）：471-482.

Wei Shan， Ding Minglei， Yang Weimin. Spatiotemporal evolution and simulation of carbon storage in the Yellow River basin based on the PLUS-InVEST model［J］. Journal of Soil and Water Conservation，2026，40（5）：471-482.
魏姗，丁明磊，杨伟敏.基于PLUS⁃InVEST模型的黄河流域碳储量时空演变与模拟［J］.水土保持学报，2026，40（5）：471-482. DOI： 10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.05.037. CSTR： 32310.14.stbcxb.2026.05.037.

Wei Shan， Ding Minglei， Yang Weimin. Spatiotemporal evolution and simulation of carbon storage in the Yellow River basin based on the PLUS-InVEST model［J］. Journal of Soil and Water Conservation，2026，40（5）：471-482. DOI： 10.13870/j.cnki.stbcxb.2026.05.037. CSTR： 32310.14.stbcxb.2026.05.037.

摘要

目的

定量评估土地利用变化对碳储量的影响，对推动“双碳”战略目标实现和流域国土空间优化具有重要意义。

方法

以黄河流域为研究区，基于2005年、2015年和2025年3期土地利用数据，综合运用PLUS-InVEST模型，分析流域土地利用变化及碳储量时空演变特征，并模拟预测2035年自然发展、城镇开发、耕地保护和生态保护4种情景下的土地利用格局与碳储量变化。

结果

1）2005—2025年黄河流域土地利用结构以草地、耕地和林地为主，建设

用地和林地分别增加1.07万km

和1.27万km

，耕地和未利用地持续减少，反映出城镇扩张作用下的土地利用调整过程； 2）2005—2025年流域碳储量累计增加0.95亿t，整体呈增长趋势。草地、耕地和林地是主要碳库，合计贡献率超过96%，空间上呈“中部较高、上下游相对较低”的分布特征； 3）2035年4种情景下，碳储量表现为生态保护情景（73.44亿t）

耕地保护情景（72.96亿t）

自然发展情景（72.77亿t）

城镇开发情景（72.10亿t），说明生态保护和耕地保护有助于提升或维持流域碳储量，而城镇开发强度增加可能削弱碳汇功能； 4）土地利用转换方向是影响碳储量变化的重要因素，草地转林地、未利用地转草地、建设用地转耕地等是主要增汇路径，耕地、草地向建设用地转化是重要减汇路径。

结论

未来黄河流域应采取耕地保护与生态保护相协调的复合型政策导向，严格控制建设用地无序扩张，统筹推进粮食安全、生态安全与“双碳”目标协同实现。

Abstract

Objective

Quantitatively assessing the impact of land use change on carbon storage is of great significance for promoting China′s "dual-carbon" goals and optimizing territorial spatial planning.

Methods

Taking the Yellow River basin as the study area， this study used land use data from 2005， 2015， and 2025 and integrated the PLUS-InVEST models to analyze the spatiotemporal evolution of land use and carbon storage. The land use patterns and carbon storage changes in 2035 were further simulated under four scenarios： natural development， urban development， cropland protection， and ecological protection.

Results

1） From 2005 to 2025， grassland， cropland， and forest land dominated the land use structure of the Yellow River basin. Construction land and forest land increased by 10 700 km

and 12 700 km

， respectively， while cropland and unused land continued to decrease， reflecting land use adjustments driven by urban expansion. 2） Carbon storage in the basin increased by 0.095 billion t from 2005 to 2025， showing an overall upward trend. Grassland， cropland， and forest land were the main carbon pools， contributing more than 96% of the total carbon storage. Spatially， carbon storage showed a pattern of being relatively high in the middle reaches and relatively low in the upper and lower reaches. 3） Under the four scenarios in 2035， carbon storage followed the order of

ecological protection scenario （7.344 billion t）

cropland protection scenario （7.296 billion t）

natural development scenario （7.277 billion t）

urban development scenario （7.210 billion t）， indicating that ecological protection and cropland protection help improve or maintain carbon storage， whereas intensified urban development may weaken the carbon sink function. 4） The direction of land use conversion was an important factor affecting carbon storage changes. The conversions from grassland to forest land， unused land to grassland， and construction land to cropland were the main pathways for carbon storage increase， while the conversions from cropland and grassland to construction land were important pathways for carbon storage loss.

Conclusion

In the future， the Yellow River basin should adopt a coordinated policy orientation integrating cropland protection and ecological protection， strictly control the disorderly expansion of construction land， and promote the coordinated realization of food security， ecological security， and the "dual-carbon" goals.

关键词

Keywords

references

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