竹产品碳足迹碳标签——推动中国竹产业创新发展的利器

在国家“双碳”战略和“加快推进竹产业创新发展”的背景下,浙江农林大学科研团队在浙江省安吉县开展了10大类竹产品碳足迹碳标签的研究与应用,并于2022年11月4日正式发布了研究成果。文章阐述了国内外碳足迹碳标签制度的实践进展,分析了开展竹产品碳足迹碳标签研究在促进碳减排、应对“碳关税”等绿色贸易规则的作用,以及在“以竹代塑”等方面的优势和潜力;探讨了竹产品碳足迹碳标签的研究方法和在标准化体系建设中的关键要素,提出竹产品碳足迹碳标签的应用和推广将在生产者和消费者之间、竹产业链全流程和竹产业双碳数智化管理等3个方面实现各链闭环,以期探索一条实现竹产业创新发展的有效路径。     

生物质炭和腐殖质对稻田土壤CH4和N2O排放的影响

为探讨生物质炭与腐殖质单独施用与配合施用对稻田土壤CH₄和N₂O气体排放以及水稻产量的影响。以浙江临安潜育性水稻土的稻田系统为研究对象,设置2个水稻秸秆生物质炭添加水平(0,20 t/hm²)和3个腐殖质水平(0,0.6,1.2 t/hm²),共6个处理,分别为:(1)B0F0(对照,不添加生物质炭和腐殖质);(2)B0F1(腐殖质用量为0.6 t/hm²);(3)B0F2(腐殖质用量为1.2 t/hm²);(4)B1F0(生物质炭用量为20 t/hm²);(5)B1F1(生物质炭和腐殖质用量分别为20,0.6 t/hm²);(6)B1F2(生物质炭和腐殖质用量分别为20,1.2 t/hm²),研究生物质炭和腐殖质输入对水稻产量、稻田CH₄和N₂O气体排放的影响。结果表明:(1)与B0F0相比,单独施用生物质炭和腐殖质或生物质炭与腐殖质配施均降低了土壤CH₄累积排放量,但增加了土壤N₂O累积排放量;(2)生物质炭处理对GWP(global warming potential)和GHGI(greenhouse gas intensity)没有显著影响(P>0.05),腐殖质处理显著降低了GWP和GHGI(P<0.05),生物质炭和腐殖质对GWP和GHGI存在显著交互作用(P<0.05);(3)与B0F0相比,单独施用生物质炭和腐殖质或者生物质炭与腐殖质配施均能在一定程度上减少单位水稻产量的温室气体排放强度(GHGI),B0F2处理的GHGI最低,表明单施腐殖质处理(腐殖质用量为1.2 t/hm²)稻田土壤的减排效果和环境效应最好。研究结果为进一步探讨稻田土壤固碳减排提供数据支撑和理论依据。     

间伐和林分类型对森林凋落物储量和土壤持水性能的影响

  目的  探讨间伐和林分类型对森林凋落物储量及土壤持水效能的影响,为提高不同林分类型水源涵养功能提供科学依据。  方法  以浙江省建德市3个小流域的间伐与未间伐杉木Cunninghamia lanceolata林和阔叶林为对象,野外采集凋落物与土壤(0~10、10~30、30~60 cm)样品,测定凋落物的储量、持水率和持水量以及土壤的容重、孔隙度和持水量。  结果  杉木林间伐较未间伐的凋落物储量降低了25.2%(P＜0.05),而凋落物最大持水率和有效拦蓄率分别增加了24.4%和47.1%(P＜0.05);间伐对阔叶林凋落物储量无显著影响,但凋落物最大持水量和有效拦蓄量分别比未间伐的增加了42.5%和42.2%(P＜0.05);凋落物持水性能总体表现为间伐林分高于未间伐林分。间伐显著提高了杉木林10~60 cm土壤非毛管孔隙度和非毛管持水量(P＜0.05);间伐显著增加了阔叶林30~60 cm土层土壤非毛管孔隙度(P＜0.05)及0~10、30~60 cm土层土壤非毛管持水量(P＜0.05);间伐杉木林各土层土壤最大持水量均显著高于间伐阔叶林(P＜0.05),并且间伐杉木林0~60 cm土层土壤最大持水量(3 775.19 t·hm?2)高于其他林分。  结论  间伐显著提高了森林凋落物的持水能力和土壤的持水性能,其中间伐杉木林凋落物及土壤整体的水源涵养功能最强。图3表5参考24     

单季稻氮磷吸收及径流流失对不同肥料施用的响应

  目的  旨在探讨施用有机肥(菜籽饼)、调理剂(贝壳砂)、炭基肥对稻田土壤氮磷流失和水稻Oryza sativa产量的影响。  方法  共设置不施肥(ck)、常规施肥(T₁)、有机肥(T₂)、常规施肥+调理剂(T₃)、炭基肥(T₄)5个处理,不同施肥处理的氮、五氧化二磷、氧化钾用量均为270、75、150 kg·hm?2。通过对比5个处理之间土壤施肥前后氮磷质量分数、水稻产量、水稻籽粒和秸秆中的氮磷质量分数,结合6?9月径流水氮磷质量浓度监测结果,研究不同施肥处理减少氮磷流失的效果。  结果  施肥显著提高了水稻籽粒、秸秆的氮磷积累量和水稻籽粒产量。与ck相比,4个施肥处理增加水稻籽粒产量51.22%~63.41%(P＜0.05),但4个处理之间无显著差异。5个处理的氮和磷的流失量分别为4.91~9.56和0.70~1.35 kg·hm?2,其流失量从大到小依次为T₂、T₁、T₃、T₄、ck。4个施肥处理的氮和磷的流失率分别为0.82%~1.72%和0.65%~1.99%,从大到小依次为T₂、T₁、T₃、T₄。  结论  施用调理剂和炭基肥均能有效增加水稻产量,减少氮磷的流失,但施用有机肥处理具有最大径流流失量,因此需注意施肥的时间和方式,有效减少氮磷的流失和环境污染。图5表4参32     

不同施肥对雷竹林径流及渗漏养分流失规律的影响

为探明减量施肥和有机肥的施用对雷竹氮、磷流失的影响,在浙江省临安市雷竹产区,设置对照(CK)、常规施肥(CF)、减量无机施肥(DI)和减量有机无机施肥(DOI)4个施肥处理.通过建立径流场和土壤渗漏水收集装置,研究不同施肥雷竹林的氮、磷流失规律.结果表明,施肥后采集的水样中氮、磷浓度都有所提升,随着时间的推移而有所下降;不同施肥雷竹林径流水中,总氮、总磷浓度分别为5.61～10.22mg/L和0.99～1.93 mg/L,总氮平均浓度为CF＞DOI＞DI＞CK,总磷平均浓度为DOI＞DI＞CF＞CK;渗漏水中氮、磷浓度分别为32.23～111.54 mg/L和1.05～5.06 mg/L,氮平均浓度为CF＞DI＞DOI＞CK,磷平均浓度为DI＞CF＞ DOI＞ CK.渗漏小区中,DI和DOI处理氮流失量相对于CF处理分别减少了58.35,158.96 kg/hm2,即19.14％,52.13％;磷流失量分别减少了22.53％和59.66％;径流小区中,DI和DOI处理全氮流失量相对于CF处理分别减少了2.11,1.04 kg/hm2,即46.85％,23.12％,DOI处理全磷的流失量相对于CF处理增加了0.28 kg/hm2.     

样本分层对毛竹林地上部分碳储量估算精度的影响

结合Landsat TM影像和毛竹林样地调查数据,分别采用原始样本及基于太阳入射角余弦值cos(β)分层后样本建立多元线性回归模型估算安吉县毛竹林地上部分碳储量,并对利用这2种不同样本集所建模型的精度作比较.结果表明:通过cos(β)对样本分层能够降低样本点离散程度,提高遥感因子与毛竹林地上部分碳储量相关性;采用cos(β)分层后样本集所建的模型拟合(RMSE =4.07 MgC·hm-2)和预测精度(RMSE =4.63 MgC·hm-2)都高于基于原始样本集所建的模型;样本分层能够显著改善高和低水平地上部分碳储量精度.本研究提出的样本分层方法还需应用于不同影像及森林类型作进一步验证.     

基于随机过程的毛竹笋期生长模型构建及应用

毛竹笋期生长与毛竹生长快、产量高、固碳功能强有非常密切的关系,研究毛竹笋期生长模型意义重大。本研究指出毛竹笋期生长受很多随机因素的干扰,其实质上是随机过程,并应用随机过程理论与Sloboda生长方程构建了毛竹笋期生长的随机过程模型,及对该模型的特征函数进行研究。用本文构建的模型结合实测数据资料表明:1)毛竹笋期生长在大约55天完成,其生长过程可以分为2个阶段:1~25天为第1阶段,该阶段毛竹生长比较缓慢,25~55天为第2阶段,该阶段毛竹处于爆发式生长;2)对于给定的生长时间(本文指天数),毛竹的累积生长量是随机变量,其概率分布曲线由左偏峰逐步转化为正态分布,且其分布的峰值起初显著下降,后逐步变为平稳;3)毛竹笋期生长的第1阶段(1~25天),其生物量的累积量不大,但在生长的第2阶段(25-55天),因竹高处在爆发式增长阶段且地径不变,其生物量的累积速度非常快,体现了毛竹超强的固碳功能;4)对于不同的毛竹,Sloboda生长方程参数k,b的值相同,而SI的值服从正态分布。本研究给出的毛竹笋期生长随机过程特征函数(均值函数、相关函数与标准差函数),为进一步研究毛竹其他性质奠定基础。     

毛竹碳汇造林初期净碳汇量监测与不确定性分析

竹林是热带和亚热带地区一种分布广泛的森林资源类型。由于其优良的固碳功能,在林业应对气候变化的背景下,以积累碳汇和实现碳汇交易为目的的毛竹Phyllostachys edulis林营造活动日益增多。跟踪调查整个毛竹造林过程,连年监测毛竹碳储量变化和土壤有机碳变化,结合基线碳储量和造林活动过程排放泄漏估测,探究净碳汇量变化积累特征。结果表明:①项目区毛竹碳汇造林初期（1~5 a）净碳汇量二氧化碳当量（CO₂-e）为443.77 t,累计净碳汇量二氧化碳当量为9.30 t·hm-2;②项目区在组成净碳汇量的多个分量中,只有毛竹碳储量变化起正面影响,而土壤有机碳变化、施肥排放和运输泄漏均对净碳汇量积累造成负面影响,5 a二氧化碳当量分别为-292.90,-18.99和-8.27 t;③毛竹造林初期（1~5 a）,毛竹碳储量（地上、地下）变化和净碳汇量变化速率并不均匀;④毛竹造林过程中的土壤扰动,对净碳汇量会带来显著影响,造林初期甚至会出现净排放。     

毛竹林地上生物量与胸径的分形关系

竹林是中国亚热带地区的特殊林分,具有巨大的生物量和碳储量,在区域生态系统中占有重要的地位。以毛竹Phyllostachys edulis为例,利用分形理论研究了毛竹地上生物量与胸径的分形关系。研究结果表明:毛竹地上生物量与胸径存在分形特征,在生物量空间分布和累积上符合自相似特性,分形维数越大,生物量空间增加越快,且按指数函数规律增长,空间增长率为1.047 9;在年龄动态方面,分形维数定量描述了不同度数毛竹生物量在空间上动态平衡关系,1度、2度和3度毛竹地上生物量在空间分布和累积上没有差异,基本上遵循分形维数为1.93的规律,接近按2维数方式的变化。图3表1参19     

模拟轮伐期长短对杉木人工林氮动态的影响

近年来由于杉木Cunninghamia lanceolata连栽造成生产力日趋下降,已严重影响了杉木人工林的持续经营。运用FORECAST模型模拟杉木人工林在200 a间的生长情况,从而揭示其在不同轮伐期下氮循环的特点。模拟分好、中、差3种立地条件和10,25,50 a等3个不同的轮伐期长度。预测结果显示：杉木人工林氮的吸收量和归还量都随着轮伐期的增长而增加;叶片氮的含量也随着轮伐期的增长而增大;土壤有效氮在25 a轮伐期时下降,而后随着轮伐期变长又有所回升。以中等立地为例,10,25,50 a轮伐期土壤有效氮的200 a的平均值分别为96.24,86.87和96.07 kg.hm-2;吸收氮的平均值分别为49.22,58.44和69.07 kg.hm-2;凋落物形式归还氮的平均值分别为26.75,44.76和60.74 kg.hm-2。随着轮伐期增长,氮的循环系数增大,不同轮伐期的前4个轮伐期（前4代）氮的循环系数分别为0.544,0.766,0.847和0.879。模型预测的氮的吸收量与实测值具有很高的拟合度,达到显著水平。