Carbon storage gradient in the mountain-oasis-desert system on the north slope of Tianshan Mountain： Spatiotemporal evolution and mechanisms

WANG Wanying; HUANG Fojun; WANG Huamei

doi:10.11714/acta.snus.ZR20250201

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Carbon storage gradient in the mountain-oasis-desert system on the north slope of Tianshan Mountain： Spatiotemporal evolution and mechanisms

Column of land use and ecological evolution in Xinjiang | 更新时间：2026-03-18

- Carbon storage gradient in the mountain-oasis-desert system on the north slope of Tianshan Mountain： Spatiotemporal evolution and mechanisms
- Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni Vol. 65, Issue 2, Pages: 1-14(2026)
- 作者机构：
  
  新疆师范大学地理科学与旅游学院，新疆乌鲁木齐 830017
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.11714/acta.snus.ZR20250201
  CLC： K909
- Received：16 September 2025，
  
  Revised：2025-11-19，
  
  Accepted：15 December 2025，
  
  Online First：23 January 2026，
  
  Published：25 March 2026
- 稿件说明：
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王婉莹,黄佛君,王华美.天山北坡山地-绿洲-荒漠系统碳储量梯度效应时空演变及机理[J].中山大学学报(自然科学版)(中英文),2026,65(02):1-14.

WANG Wanying,HUANG Fojun,WANG Huamei.Carbon storage gradient in the mountain-oasis-desert system on the north slope of Tianshan Mountain： Spatiotemporal evolution and mechanisms[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2026,65(02):1-14.
王婉莹,黄佛君,王华美.天山北坡山地-绿洲-荒漠系统碳储量梯度效应时空演变及机理[J].中山大学学报(自然科学版)(中英文),2026,65(02):1-14. DOI： 10.11714/acta.snus.ZR20250201.

WANG Wanying,HUANG Fojun,WANG Huamei.Carbon storage gradient in the mountain-oasis-desert system on the north slope of Tianshan Mountain： Spatiotemporal evolution and mechanisms[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2026,65(02):1-14. DOI： 10.11714/acta.snus.ZR20250201.

摘要

在全球变化与“双碳”目标下，解析干旱区山地-绿洲-荒漠系统碳储量时空分异及驱动机制，对实现区域“碳平衡”具有重要意义。本研究以天山北坡为研究区，基于InVEST模型测算1990—2020年碳储量，结合山盆梯度分析与双变量空间自相关，系统揭示其时空演变规律，并运用最优参数地理探测器探究驱动因子。结果表明：1）时间上，碳储量呈先减后增趋势，2000—2020年共增长4.06×10

t，主要归因于未利用地转为耕地与草地；空间上，沿山盆梯度呈条带状递减。2）碳储量与山盆梯度显著正相关，地均碳密度随梯度升高表现为“平稳-激增”模式，反映出人类活动与自然约束随地形梯度变化的动态平衡关系。3）驱动机制呈现空间异质性。低梯度受人文因素主导，中梯度为人地交互，高梯度以自然控制为主；时序上则经历了从社会经济主导向土地利用强度凸显，再向社会经济-夜间灯光二元协同的转型，折射出区域发展趋于空间精细化管控。本研究深化了人地耦合理论对干旱区山地-绿洲-荒漠系统的认知，可为国土空间规划与碳汇能力提升提供科学参考。

Abstract

To support the "Dual Carbon" goals under global change， elucidating the spatiotemporal dynamics and driving mechanisms of carbon storage in arid mountain-oasis-desert systems is crucial for achieving regional carbon balance and sustainable development. This study applied the InVEST model to estimate carbon storage from 1990 to 2020 in the north slope of the Tianshan Mountain. By integrating mountain-descent gradient analysis and bivariate spatial autocorrelation， we systematically revealed its spatiotemporal patterns and the linkage with the gradient. The optimal parameter-based geographical detector was then used to investigate the driving factors. The results indicate that： 1） Temporally， carbon storage decreased initially and then increased， with a net gain of 4.06×10

t since 2000， primarily at

tributed to the conversion of unused land to cropland and grassland. Spatially， it showed a belt-shaped decreasing pattern along the gradient. 2） Carbon storage was positively correlated with the gradient. Areal carbon density followed a "stable-then-sharp increase" pattern with increasing elevation， reflecting a dynamic equilibrium between human activities and natural constraints along the topographic gradient. 3） The driving mechanisms exhibited spatial heterogeneity： dominated by anthropogenic factors at low gradients， by human-land interaction at medium gradients， and by natural controls at high gradients. Temporally， the dominant drivers shifted from socioeconomic factors to land-use intensity， and finally to a dual synergy between socioeconomic activity and nighttime light intensity， indicating a regional transition toward more refined spatial governance. This study enhances the theoretical understanding of human-land coupling in mountain-oasis-desert systems and provides a scientific basis for territorial spatial optimization and carbon sequestration enhancement in arid regions.

关键词

Keywords

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