山西农田生态系统碳源/汇时空差异分析

【目的】分析山西省农业碳循环过程,为该省的农作物布局,以及利用农业结构调整固碳减排提供科学依据。【方法】运用山西省11个地区2000-2006年作物产量、种植面积、农业投入等统计数据,对山西省各地区农田生态系统部分碳源/汇进行了分析。【结果】(1)山西省农田生态系统碳吸收总量从2000年以来呈现波动增加趋势,碳吸收总量从2000年的2 010万t增加到2003年的2 330万t,上升近11%,但从20世纪初期以后开始呈现下降趋势,从2003年的2 330万t下降到2006年的2 230万t;2006年运城和临汾主要以小麦碳吸收为主,其余各市都以玉米碳吸收为主,其中玉米的碳吸收量和单位面积碳吸收量呈增长趋势,稻谷、高粱的碳吸收量和单位面积碳吸收量呈明显下降趋势。(2)山西省农田生态系统碳排放总量从2000年以来呈逐渐增加趋势,增长了8.8%;估算的3种主要碳排放途径中,肥料生产导致的间接碳排放所占比例较大,增速较快,增长近13%,农业机械生产和灌溉过程碳排放变化不大;2006年山西晋城和运城的碳排放量最高,都达到了碳排放总量的22%,单位面积碳排放量也呈逐年增加趋势。(3)山西省农田主要碳吸收量大于主要途径碳排放量。【结论】山西省农田作物具有较大的碳吸收功能,其中小麦和玉米的农田碳吸收功能较强,但其碳排放的增速也很明显,说明山西省农业投入的增加和机械化程度的提高,削弱了农田生态系统的碳汇功能。     

重庆市农田系统碳源/汇特征及碳足迹分析

利用1998-2010年重庆市农田生产投入和农作物产量等数据,采用碳足迹模型方法,对重庆市农田系统的碳 排放量、碳吸收量及碳足迹进行了估算.结果表明:(1)1998-2010年重庆市农田系统碳排放量增加了27.65万t,贡 献比例最大的主要碳汇类型为农田化肥施用和农业灌溉;(2)13年间重庆市农田系统碳吸收量增加了1143.95万t, 其中蔬菜、水稻和高粱吸收量最大.(3)重庆市农田系统2010年的碳足迹为9.07万hm2,总体呈下降趋势,处于碳生 态盈余状况,种植结构变化有利于增强农田系统的固碳功能.     

低碳背景下德州市农田生态系统碳源汇变化及其影响因素分析

本研究依据2001-2010年农作物产量、耕地面积及农业投入等数据,对德州市农田生态系统碳汇进行估算并分析变化情况,并探讨农田生态系统碳源汇的影响因素;结果显示德州市2001-2010年农田生态系统的碳吸收总量呈增加的趋势;小麦、玉米作为主要的粮食作物,吸收量明显高于其他农作物;2001-2010年德州市碳排放呈现先增后减的变化;不同县市由于农业发展方向和发展特色的差异,造成碳排放也不相同;五种途径碳排放过程中,化肥施用过程中碳排放所占的比例较大且呈减少的趋势;2001-2010年德州市碳吸收量远远大于碳排放量,德州市农田生态系统具有很强的碳汇功能。碳源汇影响因素分析表明,德州市农田生态系统碳吸收量与小麦、玉米、棉花的产量有正相关;农用化学品投入和燃料动力使用以及耕作灌溉管理均显著正相关。     

福建省农田生态系统碳源/汇时空变化及其影响因素分析

准确估算农田生态系统的碳排放和碳吸收对制定合理的农业减排措施具有重要意义.基于1991-2010年福建省农作物产量、耕地面积、农业投入等农业活动水平数据,对福建省农田生态系统的碳源汇进行估算,并分析碳源汇的时空变化特征及其影响因素.结果表明,1991-2010年福建省农田生态系统碳吸收总量总体呈下降趋势,从1991年的1161.14×104t减少到2010年的672.13×10^4t,减幅为42.11%,年平均递减5.89%;碳排放总量呈增加的趋势,从1991年的114.05×10^4t增加到2010年的195.10×10^4t,增幅达71.07%,年均递增2.87%;碳汇量总体呈降低趋势,从1991年的1047.09×10^4t降低到2010 年的477.03×10^4t,减幅为54.44%,年均递减8.36%;福建省农田生态系统单位耕地面积碳吸收呈下降的趋势,而单位耕地面积碳排放基本保持不变.2010年南平市的碳吸收量和碳汇量最大,漳州市的碳排放量最大,而厦门市的碳吸收量、碳排放量和碳汇量均最小.碳源汇影响因素相关性分析表明,碳吸收与水稻、小麦、甘蔗产量呈极显著正相关;碳排放与钾肥、复合肥、农药、农机动力、柴油使用均有极显著的正相关性.研究结果能够为福建省低碳农业发展提供科学参考.     

北京市农田生态系统碳足迹及碳生态效率的年际变化研究

近年来,由于北京城市功能的疏解以及郊区城市化进程的加快,使北京市农田生态系统受到了较大的冲击。本文以北京农田生态系统作为研究对象,对2004—2012年农田生态系统的碳汇、碳源、碳足迹以及碳生态效率的年际变化进行了研究,以明确其在北京城市发展中的功能与地位,为北京市健康持续发展及产业布局提供理论依据。结果表明:北京农田生态系统碳汇总体呈增加趋势,年递增幅度为2.8%,年平均碳蓄积量为105.82 万t,决定其碳汇功能的主要因素是粮食作物中玉米与小麦的经济产量及种植面积。北京农田生态系统的年均碳排放量为27.6 万t,基本呈现逐年降低的趋势,年均递减1.3%,决定碳排放量的主要因素为农业化学品中氮素化肥的施用量。北京市农田生态系统年均碳足迹为5.71 hm2²,呈逐年降低的趋势,年递减率为5.5%,处于碳生态盈余状态,但是由于近年北京市耕地面积的减少,碳生态盈余量呈下降趋势;北京农田生态系统的碳生态效率较高,年均为3.854 kg C·kg^-1 CE,农业生产处于较高的持续状态。     

四川兴文县农田生态系统碳源/汇现状特征研究

采用2003～2010年四川省兴文县农业投入和产出相关农业数据,对农田生态系统的碳源/汇现状特征进行了研究。结果表明:①2003～2010年兴文县农田生态系统碳吸收量呈持续增加趋势,2010年碳吸收量达183 487.22 t,比2003年提高了8.76%。②2003～2010年兴文县农田生态系统排放量总体呈增加的趋势,从2003年的10443.06 t增加到2010年的11955.70 t,化肥施用是导致碳损失的主要途径。③兴文县农田生态系统的碳吸收大于碳排放,具有较强的碳汇能力,但碳排放的增长大于碳吸收的增长,对农田碳汇培育形式压力。     

基于碳足迹角度的中国小麦生产可持续性评价

为探究我国小麦生产碳足迹的时空动态,分析小麦生产的可持续性,本研究基于2005—2014年中国小麦生产的农资投入及产量数据,系统分析我国小麦生产的碳足迹、净碳吸收量与可持续性指数的变化。结果表明,2005—2014年,我国小麦生产系统表现为碳汇,小麦生产过程中化肥施用所造成的碳足迹最大,占总碳足迹的比例为55.25%~64.77%。2005—2014年随着小麦产量的提高,我国小麦生产的净碳吸收量逐年上升,生产过程中产生的温室气体排放对环境的影响逐年降低,可持续性指数逐年升高。小麦生产的碳足迹、净碳吸收量及可持续性指数与小麦产量之间存在着显著的相关性,每公顷小麦产量提高1 000kg,碳足迹增加434.20kg/hm~2(R~2=0.328,P0.05),净碳吸收总量增加3.56×10~7 t(R~2=0.663,P0.01),可持续性指数增加0.50(R~2=0.949,P0.01)。分析小麦生产可持续性指数时间和空间上的动态变化发现,不同省份年际间差异显著,河北、安徽和湖北等省份小麦生产可持续性指数呈现出逐年上升的趋势,黑龙江、新疆和云南呈现逐年下降的趋势。采取合理的农作措施培肥土壤,提高地力,合理减少化肥使用,提高灌溉效率,提高小麦生产的可持续性,有利于应对和缓解气候变化。     

基于京津翼一体化的农田生态系统碳足迹年际变化规律研究

基于京津冀一体化背景下,以农田生态系统作为研究对象,对2005—2014年农田生态系统的碳汇、碳源、碳足迹的年际变化进行了研究,为京津冀一体化的规划和产业布局提供理论依据。结果表明：京津冀地区农田生态系统的碳汇功能呈下降趋势,近10年降幅为6.6%,年均固碳量为485.5万t·a^-1,碳汇功能的主要决定因素是粮食作物中玉米与小麦的经济产量及种植面积。京津冀地区农田生态系统碳排放量年均727.8万t·a^-1,基本上呈现出逐年降低的趋势,碳排放量的主要决定因素为农业化学品中氮素化肥的施用量。京津冀地区农田生态系统碳足迹年均为161.2万hm²·a^-1,呈现出逐年减少趋势,处于碳生态盈余状态。     

中国农田生态系统碳收支动态——以2010—2020年为例

根据2010—2020年我国农田生态系统主要农作物产量、播种面积、灌溉面积、化肥施用量、农药、农膜、柴油使用量等统计数据,估算我国农田生态系统碳收支情况,以期为实现我国农田固碳减排和农业可持续发展提供参考和数据支持。结果表明：2010—2020年我国农田生态系统碳吸收量呈逐年上升的趋势,涨幅约18%;玉米对碳吸收贡献最高,约为总量的30%～36%;2010—2020年中国农田生态系统碳排放量先上升后下降,总降幅约8%;各碳源对碳排放量的贡献为化肥>农膜≈柴油>农药>灌溉;2020年不同省市自治区的碳吸收及碳排放差异明显;2010—2020年中国农田生态系统的碳吸收明显大于碳排放,表现出较强的碳汇功能,且净碳汇逐年增加;2020年各省市自治区农田生态系统均表现为碳汇,净碳汇差异明显。     

山东省农田生态系统碳源、碳汇及其碳足迹变化分析

依据2002—2013年山东省17地市农业投入、播种面积以及作物产量等统计数据,对全省各地市农田生态系统进行碳源、碳汇估算,从中分析其变化规律,并探讨造成碳源、碳汇时空变化的影响因素。结果表明:山东省农田系统具备较强的碳汇能力,碳吸收量明显高于碳排放量,两者的总量之比为4.32∶1;碳吸收量和碳汇量呈增加趋势,碳排放量和碳足迹呈降低趋势;农田生态系统表现出较大的碳生态盈余,碳足迹占同期耕地面积的比值呈现降低趋势,2002年为27.71%,2013年为20.96%;17地市之间单位面积碳汇量和单位面积碳足迹存在明显差异,2013年单位面积碳汇量最高的为德州市(6.20t/hm~2)、最低为威海市(3.02t/hm~2),单位面积碳足迹最高的威海市为0.26hm~2/hm~2、最低的泰安市为0.08hm~2/hm~2。     

河南省农田生态系统碳源/汇研究

采用1992-2007年河南省各地市主要农作物产量、耕地面积及农业投入等数据,对农田生态系统碳源/汇进行了测算,分析了碳源/汇及碳汇强度的时空变化特征,并提出了相应的碳增汇对策和建议。结果表明:1992-2007年,河南省农田生态系统碳吸收、碳排放及其强度均呈明显增加的趋势,碳吸收明显大于碳排放,河南省农田生态系统碳汇功能不断增强;化肥施用带来的间接碳排放成为主要的碳排放源;1992年以来,农田生态系统碳汇量呈明显增加的趋势,区域单位面积产量越大,碳汇强度也越高;河南省农田生态系统碳汇强度自东北到西南逐渐降低,平原地区明显大于山区。     

浙江省竹林碳汇测算研究

采用生物量法测算浙江省竹林固碳量,运用能源活动二氧化碳排放测算法估算浙江省碳排放量,将二者进行对比分析竹林碳汇贡献。结果表明：1973—2021年浙江竹林固碳量从1 820.64万t增长到3 570.88万t,净增长量为1 750.24万t,增长率高达96.13%,总体呈现增加的趋势,其中毛竹林为主要固碳林种;浙江省碳排放量呈现出稳定增长的趋势,增长率在2004—2021年有所下降;竹林固碳量与碳排放量呈现趋同的增长趋势,但竹林固碳量对于整体的碳排放量而言占比较小,固碳贡献小。为有效助力浙江省碳达峰、碳中和目标进程,提出应注重稳定竹林碳汇增量、切实巩固竹林碳汇发展,规范引导碳汇经营方案、合理提高竹林碳汇潜力,有效结合企业碳汇主体、科学管控企业排放数量,以此有效发挥竹林碳汇价值。     

遵义市近60年的农田生态汇及碳足迹变化

为黔北喀斯特山区的低碳农业持续发展提供理论依据,采用农田系统碳汇计算方法,研究遵义市近60年农田碳汇及碳足迹。结果表明:遵义市60a农田系统的年均固碳能力呈波动趋势,年均固碳量为274.61万t;农田碳汇强度为4.55t/hm~2,其中,1959—1961年碳汇强度为3.30t/hm~2,农田碳汇强度增加速度为0.04t/(hm~2·a),1961—2000年农田碳汇强度增速为0.10t/(hm~2·a),2001—2008年农田碳汇强度呈降低趋势。遵义市农田碳足迹总体呈增加趋势,平均为2.40×104hm~2;遵义市60a不同农作物对固碳的贡献水稻最大,为60.89%;玉米其次,为17.07%,小麦第三,为8.29%;研究期间内,水稻的碳汇贡献由最初的78.29%降至50.33%。遵义市农田碳汇随着农业碳投入的变化而变化,在农田管理年投入碳大于20万t后,遵义农田碳汇无显著变化;遵义农田管理碳投入小于20万t时,农田碳汇呈显著增加趋势,增速为10.44万t/万t。     

四川省农田生态系统碳足迹和碳生态效率时空变化

农田生态系统具有碳源和碳汇功能,是陆地生态系统的重要组成部分,探究农田碳足迹进而为农田生态系统的可持续发展提供参考。基于2000—2020年四川省以及21个市(州)的农田生产投入和农作物产量等数据,构建农田生态系统碳足迹模型,对碳足迹、碳生态效率的时空变化特征和影响因素进行探讨。结果表明,2000—2020年四川省农田生态系统碳排放量呈先波动上升后下降的趋势,拐点发生在2016年,其中土壤翻耕、化肥使用为碳排放量的主要贡献因素,占比分别为44.74%、30.22%。碳吸收量呈先减后增的趋势,2006年碳吸收量减至最低值,气象灾害是主要影响因素。水稻、玉米、小麦对碳吸收量的贡献较大。农田生态系统碳足迹呈先波动增长后持续下降的变化,2006年为最大值。2000—2020年四川省农田生态系统均为碳生态盈余状态,碳生态效率年均为5.150 kg C/kg CE。从空间上看,四川省农田生态系统碳排放、碳吸收、碳足迹、碳生态效率均呈现西北低、东南高的分布格局;单位面积碳足迹却呈现西北高、东南低的分布,空间差异和变化幅度差异均较大,主要是因为各地区农业生产条件和发展水平不同。应因地制宜,从农资投入、...     

铜陵县土地利用碳排放效应及空间格局分析

根据土地利用变更数据及能源消费资料,采用直接碳排放系数法,对铜陵县2000~2013年土地利用碳排放效应进行了估算,并结合TM影像,采用地统计分析,对铜陵县土地利用碳排放风险时空格局进行了分析。结果表明:1碳排放量总体上呈现增加的趋势。从2000年4.08万t增长到2013年的223.09万t,增加了219.01万t。2建设用地是主要的碳源,林地是主要的碳汇,13年间建设用地的碳排放量增长了219.17万t,对碳排放总量的贡献率高达92.26%;林地的碳吸收量维持在1.20万~1.24万t,对碳汇作用的贡献率达到60.52%。3在时空格局分布上,2000~2010年铜陵县土地利用碳排放风险指数在不断变大;碳排放风险指数与土地利用类型的空间分布有极大的相关性,从城镇向外推进的过程中呈现出由高到低的变化趋势。     

天门市农田生态系统碳足迹的测度分析

应用2003~2012年湖北省天门市耕地面积、农作物产量、农田投入等统计数据,对农田生态系统碳吸收、碳排放和碳足迹进行了定量测度分析。结果表明,10a来,农作物碳吸收量、碳吸收强度呈现出随着年份的递进而逐年增加的态势,分别由2003年的787.90×10~3t C、7.24tC/hm~2增加到2012年的1 144.01×10~3t C和10.35tC/hm~2;农田投入碳排放量及碳排放强度则呈先升后降再上升的变化趋势,变化范围分别为(89.04~106.12)×10~3t C/a和0.82~0.98tC/(hm~2·a),化肥为主要碳排放源;农田生态系统为碳汇,其碳足迹呈现出随着年份的递进而逐年减少的态势,由2003年的48.81×10~3hm~2减少至2012年的37.70×10~3hm~2,占同期耕地面积比重的34.12%~44.85%,明显小于区域生态承载力。     

中国西南地区农田生态系统碳源/汇时空差异研究

为了中国西南地区农业与环境协调发展,本研究根据2004-2013年相关农田生产投入以及主要农作物产量估算和分析了西南地区5个省市自治区农田生态系统碳排放和碳吸收。结果表明西南地区农田碳吸收总量、碳吸收强度明显高于碳排放总量、碳排放强度,但与2004年相比,2013年碳排放总量、碳排放强度的增幅分别是碳吸收总量、碳吸收强度增幅的2.4倍和7.7倍。西南地区农田碳排放总量和碳排放强度基本上逐年增加,而碳吸收总量和碳吸收强度总体呈增长趋势,波动较大。西南地区农田碳排放量最多的农田生产投入是化肥,碳吸收量最多的农作物是水稻。西南各省市自治区之间农田碳排放量、碳排放强度、碳吸收量、碳吸收强度都有明显的差异,2013年碳排放量和碳吸收量从高到低均是四川、云南、贵州、重庆和西藏,2013年碳排放强度和碳吸收强度从高到低均是西藏、云南、四川、重庆和贵州。     

基于承载关系的合肥市土地利用碳排放效应分析

在碳排放核算的基础上,构建了土地利用类型与碳排放核算项目之间的承载关系,并以合肥市为例,从强度、贡献率和碳汇增减3个方面分析土地利用碳排放效应,以揭示土地利用变化对碳排放的深刻影响。研究结果表明:(1)1995-2012年,合肥市净碳排放量由275.54万t增加到1537.33万t,能源消费是第一大碳源,且只有能源消费的碳排放占比逐年增长;(2)陆地生态系统中的各用地类型碳吸收强度基本稳定,城镇工矿用地的碳排放强度远高于其他建设用地类型;(3)对合肥市碳排放贡献明显的是耕地(为负)、城镇工矿用地(为正)和农村居民点(为正);(4)在土地利用变化过程中,耕地转为城镇工矿用地是碳汇损失最重要的原因。因此,在碳源控制上,以能源消费为抓手是抑制碳排放的有效途径;在土地管理上,严格控制城镇工矿用地扩展,尤其是占用耕地,是增加碳汇、减少碳排放的关键。     

基于土地利用结构变化的河南省碳排放时空格局及驱动力分析

河南省面临生态环境脆弱、生态承载力较低和碳排放基数较大等诸多问题，这给双碳战略的有效实施带来了挑战。本研究旨在系统研究河南省土地利用变化对碳排放量时空格局的影响，为政府制定低碳土地利用模式以及差异化的碳减排政策提供科学依据。基于2000—2020年河南省土地利用和能源消费数据，结合土地利用碳排放量方法和ArcGIS技术，本研究量化了河南省碳排放的时空格局分布，并借助地理探测器方法分析了河南省土地利用碳排放量空间分异的影响因素。结果表明：建设用地和耕地是河南省主要的碳源，林地则是主要的碳汇，碳吸收量占总吸收量的90%以上。总体上，河南省碳排放量呈现出先快速增长后缓慢下降的趋势，从2000年的3.367×107 t增长到2010年的7.337×107 t，增长率为118%；而在2010—2020年下降了5.247×106 t，下降率为7%。空间上，不同市域之间存在着显著的碳排放量水平差异，部分市域存在碳收支不平衡，且碳排放量远超碳吸收量。此外，城镇化水平、人口规模和建设用地占比对碳排放量产生显著影响，尤其是建设用地q值增长幅度最大，而人口规模q值在2020年最高。通过探究土地利用变化导致的碳排放量变化和空间格局变化以及碳排放格局的驱动力，对推动河南省土地利用方式向低碳化转变，制定有效的政策具有重大意义。     

湖北省区域碳中和能力评价研究

为从区域尺度研究净碳排放变化特征及碳中和能力并从区域尺度上实现“碳中和”目标,借鉴《IPCC温室气体排放》《省级温室气体清单编制指南》给定的方法、碳密度法等方法,对湖北省碳排放量、碳汇量及净碳排放量（CO_2-e）进行了评价,并针对净碳排放量的变化趋势分析湖北省区域碳中和能力。结果显示：2000-2020年,湖北省区域碳汇总量为264 178万t,历年碳汇量呈现较为明显的上升趋势,增长幅度约135.21%,年均增长约6.76%;湖北省2000-2020年区域碳排放总量为910 331万t。历年碳排放总量的变化趋势可分为2个阶段,2000-2010年为第一阶段,湖北省碳排放总量呈现显著增加的趋势;2011-2020年为第二阶段,湖北省碳排放总量呈现波动下降的趋势;第一阶段湖北省净碳排放量呈上升趋势,Z_M-K统计量通过了显著性检验,具有统计学意义;第二阶段湖北省净碳排放量呈现下降趋势,但Z_M-K统计量未能通过显著性检验,即湖北省净碳排放量在第二阶段有下降趋势,但这种趋势并不具有统计学意义。研究结果表明,当前湖北省的生态系统碳汇量与碳排放量仍有巨大差距,净碳排放量的变化仍存在一定的不确定性,应当持续深入进行碳减排,优化生态系统碳汇功能,并大力发展碳捕获技术与相关产业。