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。     

湖北省农田生态系统温室气体排放特征与源/汇分析

为了深入了解湖北省农田生态系统的源/汇变化特征,采用《省级温室气体清单编制指南》和IPCC（政府间气候变化专门委员会）2014年推荐的温室气体计算方法,利用2007-2017年湖北省农作物产量、耕地面积等相关统计数据及土壤检测数据,对湖北省农田生态系统的源/汇特征进行分析。结果表明：湖北省农田生态系统的温室气体排放呈先增后降趋势,总体分为较快增长阶段（2007-2010年）、缓慢增长阶段（2011-2014年）和缓慢下降阶段（2015-2017年）三个阶段;农作物碳吸收量波动较大,不同农作物的碳吸收量不同,其中水稻、小麦、油菜籽、玉米的碳吸收量较高,分别占农田生态系统碳吸收总量的44.01%、14.11%、10.66%、9.24%;单位年内,农作物碳吸收量高于温室气体排放量,湖北省农田生态系统具有较强的"汇"功能,然而农作物碳吸收量并不稳定,容易受到微生物分解和秸秆燃烧的影响而减少;2007-2017年农田耕地土壤有机碳增量为13.52 Tg,耕地土壤呈现"汇"的特征。研究表明,湖北省农田生态系统整体呈现"汇"的状态,农作物碳吸收量对农田生态系统源/汇特征变化具有较大影响。适当增加水稻、玉米、芝麻等碳吸收强度较高的农作物种植量,减少秸秆燃烧量,有利于维持农田生态系统"汇"特征,减少向系统外排放温室气体。     

我国西部地区种植业碳收支分析

随着我国西部地区农业的快速发展,碳排放对生态环境的影响不断变化。因此,评价西部地区种植业生产过程中碳收支情况,对于该地区低碳农业的发展有重要意义。基于我国西部12个省份1997-2012年农业相关统计数据,分析这些地区种植业生产系统的碳排放量和碳吸收量变化,结果表明:西部地区各省份种植业生产系统的碳排放量和碳吸收量均呈不断上升的趋势,年均增长量分别为368.8万t CO2-eq和4 138.3万t CO_2-eq。西部地区各省份种植业的平均碳排放量和平均碳吸收量分别介于51.7万~3 314.7万t CO_2-eq和524.7万~28 715.1万t CO_2-eq。在总的碳排放构成中,化肥的使用是种植业生产系统投入品碳排放的最大构成部分,平均占到45.7%,其次为农用柴油和灌溉。总体上,我国西部地区种植业生产系统的碳收支处于碳盈余状态,但各省份间差异较大。     

不同灌溉方式对陕北沙区马铃薯农田生态系统碳平衡的影响

为明确不同灌溉方式对陕北沙区马铃薯农田生态系统碳平衡的影响,采用LI-8100土壤碳通量观测系统,研究露地滴灌、膜下滴灌、沟灌、交替隔沟灌、漫灌等5种灌溉方式下马铃薯农田生态系统CO2排放通量的变化特征,估算各生育期碳排放量和生物固碳量,计算农业生产资料碳排放量和净碳值,评价碳平衡状况。结果表明,露地滴灌处理的累积碳排放量较膜下滴灌低3.06%,累积生物固碳量较其他处理高7.36%～22.41%,生产资料碳排放量较其他处理低3.85%～25.87%,净碳值较其他处理高11.28%～52.13%。露地滴灌是增强陕北沙区马铃薯农田固碳减排能力的适宜节水灌溉方式。     

城市生活固体废弃物不同处理方式下的碳排放分析——以东莞市某垃圾焚烧发电厂为例

城市固体废弃物作为重要的碳源,其不同的处理方式碳排放量的差异显著。以东莞市某垃圾焚烧发电厂有限公司为例,分析比较了焚烧发电、卫生填埋、生物堆肥处理城市固体废弃物带来的碳排放量。结果表明,单位垃圾处理碳排放产生量分别为焚烧发电0.61t CO2/t(二期为0.10 t CO2/t),标准卫生填埋1.02 t CO2/t,生物堆肥0.10 t CO2/t,生物堆肥产生的碳排放量最少,其次为焚烧处理。此外,垃圾焚烧发电减排量最高,达38.0%;卫生填埋减排量达14.9%,但仍然具有较大的CO2排放量;生物堆肥产生的CO2(折算后)较焚烧发电和卫生填埋少。通过改进工艺和选择适宜的城市固废处理方式,可减少温室气体排放量。     

武安市农田生态系统碳源与碳汇研究

对武安市农田生态系统碳吸收量和排放量进行估算,并对其主要影响因素进行分析,以寻求减少农田生态系统碳排放的有效途径,进而促进农业的可持续发展。结果表明,武安市农田生态系统碳排放量整体呈相对稳定状态,其中化肥生产使用是主要的碳排放源;农田生态系统碳吸收量总体呈先降低后升高趋势,年际间波动明显,主要原因是农业投入的变化与种植结构的调整。相关性分析表明,碳吸收量与农作物产量、主要农作物类型、有效灌溉面积、农业机械的使用均存在正相关关系;碳排放量与化肥的生产使用、农业机械使用、有效灌溉面积以及农作物播种面积均呈正相关关系。基于以上分析,提出了调整农作物种植结构,改善化肥条件,调整耕作模式和灌溉制度以及秸秆等废弃物处置方式的建议,以达到促进温室气体减排和低碳农业发展的目的。     

黑龙江农垦种养业生产系统温室气体排放与土壤固碳的核算

为探究区域种养业减排增效潜力,采用最新温室气体清单指南,对区域种养业生产系统温室气体排放与土壤固碳的途径和计算方法进行梳理,以黑龙江农垦种养业生产系统为研究对象,计算分析与评价该系统2009—2018年温室气体排放量与土壤固碳量。结果表明:1)在温室气体排放方面,黑龙江农垦种养业生产系统的温室气体排放量呈现“增长—下降后平稳”的趋势,2018年为2.48×1010 kg,秸秆焚烧碳排放、主要物资碳排放、稻田CH4排放为主要来源,约占排放总量的84.87%。2)在土壤固碳方面,玉米和大豆的秸秆、根系输入引起的土壤有机碳的累积变化量分别为2.15×109和1.53×108 kg,而奶牛、肉牛、蛋鸡、肉鸡和生猪有机肥输入引起的土壤有机碳的累计变化量分别为-1.43×108、-5.46×107、-2.67×106、2.26×106和-9.68×107 kg。3)近年来黑龙江农垦种养业生产系统温室气体净排放量有所增长、经济效益有所下降。基于研究结果,提出如下建议:1)加大农作物秸秆和畜禽粪便资源综合利用,建立第三方集中处理中心,减少秸秆焚烧和畜禽粪便未利用;2)确定适宜的有机物料输入种类与量,促进土壤碳固定;3)开展农机具使用效率研究。     

玉米秸秆及其黑炭添加对黄绵土CO2和N2O排放的影响

采用二次通用旋转组合设计,在室内进行恒温(28℃)培养试验,探讨在室内培养条件下土壤水分、有机碳(秸秆、黑炭)和氮素耦合对温室气体(CO2和N2O)排放的影响,并建立回归模型对试验数据进行回归分析,结果表明:(1)相比施加秸秆来说,在土壤中施加黑炭具有显著的减排效果。(2)以秸秆作为碳源时,水、碳、氮三因子对土壤两种温室气体(CO2和N2O)累积排放量的影响大小均表现为有机碳水分氮素;以黑炭作为碳源时,水碳氮三因子对土壤CO2累积排放量的影响大小表现为水分有机碳氮素,对土壤N2O累积排放量的影响为有机碳氮素水分。(3)水碳氮交互作用对土壤CO2累积排放量的影响表现为:施加秸秆时为碳氮水氮水碳,施加黑炭时为水碳=水氮碳氮;而对N2O累积排放量的影响而言,施加秸秆时为水碳碳氮水氮,施加黑炭时为水氮碳氮水碳。(4)研究认为,令CO2累积排放量最小的水碳氮组合以秸秆作为碳源时为水分含量30%、不施加秸秆和氮素施加量81.9 mg kg-1,以黑炭作为碳源时为水分含量10%、不施加黑炭和氮素施加量48.4 mg·kg-1;令N2O累积排放量最小的水碳氮组合以秸秆作为碳源时为水分含量30%、不施加秸秆和氮素施加量100 mg·kg-1,以黑炭作为碳源时为水分含量10%、不施加黑炭和氮素施加量100mg·kg-1。     

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。     

河南省区域内不同土地利用类型的碳排放效应分析

采用2004～2008年河南省主要土地利用方式相关数据,研究了河南省碳排放和碳吸收的计算方法,分析了年河南省碳排放量的走势以及区域性差异,并结合河南省碳总排放量和碳总吸收量的比较结果,得出相关结论和土地结构调整的几点建议。     

土壤碳作为湿润亚热带表层岩溶作用的动力机制:系统碳库及碳转移特征

以桂林丫吉村岩溶实验场为例, 分析了表层带岩溶系统中碳库组成, 测定了各碳库的碳稳定性同位素丰度, 表明土壤碳是系统中最大的碳库, 生物的 Ｃ Ｏ２ 吸收同化与土壤有机质分解导致的土壤 Ｃ Ｏ２ 释放是系统中主导的碳流通过程, 系统活动态碳组分主要由土壤碳贡献, 从而揭示了土壤碳对表层岩溶作用的动力机制。     

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。     

天津低碳农业发展的必然性及其发展方向探讨

通过对低碳农业内涵的分析,探讨了天津发展低碳农业的必然性,并提出天津低碳农业主要向碳汇农业、生态有机农业、资源节约型—环境友好型农业、循环农业等方向发展,以确保天津农业可持续发展。     

沼渣连续施用对土壤有机碳组成及剖面分布的影响

通过"棉花-小麦"轮作田沼渣施用试验,研究沼渣连续施用对土壤有机碳组成及分布的影响。结果表明:沼渣施用使土壤中总有机碳、微生物碳、易氧化有机碳和难氧化有机碳含量均随施用沼渣年限的延长而增加;对于不同的沼渣施用年限,其各层的增幅变化趋势不一致,沼渣连续施用3年使0~30 cm土壤中总有机碳、微生物碳、易氧化有机碳和难氧化有机碳含量均极显著增加,而沼渣连续施用5年对40~50 cm土层微生物碳亦无显著影响。这对维持土壤养分供应与土壤结构稳定性具有重要意义。     

不同放牧强度对天山北坡草原草地生态系统碳交换速率的影响

以天山北坡羊茅＋杂类草草原草地为研究对象,于2013年6月至9月采用模拟放牧方式设置休牧、轻度放牧、中度放牧、重度放牧4个处理,利用静态箱法测定草地生态系统碳交换速率,研究不同放牧强度对草原草地碳交换速率的影响。结果表明,休牧处理下,各月10：00达到碳吸收最大值;9：00至20：00为碳吸收,22：00至次日7：00为碳释放;重度放牧处理下全天为碳释放。各处理对碳交换速率的影响程度表现为重度放牧＞中度放牧＞轻度放牧;休牧和轻度放牧的碳吸收量远大于中度放牧和重度放牧,休牧和轻度放牧表现为碳汇,中度放牧和重度放牧表现为碳源。季节变化中碳吸收量8月最大,9月最小;7月和8月表现为碳汇,6月和9月表现为碳源。     

农田转变为果园后土壤有机碳含量的变化

【目的】探讨农田转变为果园后土壤有机碳含量和组成的变化,为了解不同利用方式下土壤有机碳变化和长武地区土壤碳库的演变提供参考。【方法】以位于黄土高原南部沟壑区陕西长武地区塬面上的农田和不同树龄(≤5年、5年~≤15年、15年)的果园为研究对象,对其0~200cm土层土壤有机碳的组成、剖面分布、储量等进行分析。【结果】农田转变为果园后,土壤总有机碳和易氧化有机碳的含量在树龄15年果园中分别下降了22.55%和25.79%,差异均达到显著水平(P0.05)。树龄15年果园土壤紧结合态有机碳含量与农田相比下降了25.08%(P0.05)。土壤总有机碳、稳结合态有机碳及紧结合态有机碳含量在0~200cm土层总体呈"S"型分布。树龄15年果园与农田、树龄≤5年及树龄5年~≤15年果园相比,其0~100cm土层土壤紧结合态有机碳含量和100~200cm土壤松结合态有机碳含量均较低。与农田相比,树龄15年果园的土壤总有机碳储量显著降低(P0.05),下降幅度为22.35%。【结论】农田转变为果园后,土壤总有机碳、易氧化有机碳含量及有机碳储量下降,且随着树龄的增加,以上3个指标明显降低;总有机碳及结合态有机碳含量在0~200cm土层分布差异明显。     

广东省森林植被恢复下的碳储量动态

该研究采用材积源生物量法及广东省1994—2003年森林资源档案数据,量化10年间森林植被恢复过程中碳储量动态变化.其中OBPA是指疏林、竹林、经济林和四旁林.研究结果如下: 1994—2003年广东省森林植被共固定碳41.67 Tg,碳密度增加了1.58 Mg/hm2;林下层和凋落物层碳储量占总碳库的38%～44%,凋落物层碳储量略大于林下层;不同类型森林的碳储量排列如下:针叶林阔叶林OBPA针阔叶混交林;马尾松林碳储量在11种林型中最大,南洋楹林最小;10年中近熟林、成熟林、过熟林碳储量皆有增长,幼龄林碳储量大幅度减少,中龄林碳储量小幅度波动,其碳储量始终高于其他4个龄级;阔叶林固碳率大于针叶林和针阔叶混交林,10年间的波动范围是0.19～1.36 Mg/(hm2·a).      

潍坊市农业“双碳”目标实现路径研究

潍坊市是农业大市,摸清全市农业碳排放情况,挖掘农业碳汇潜力,对潍坊市推进农业“双碳”目标实现具有重要意义。本文通过对潍坊市农业生产资料、畜禽养殖、土壤呼吸等农业领域碳排放量及农业碳吸收量进行计算,分析探究影响潍坊市农业碳排放和碳吸收的主要因素,进而提出了推广减少碳排放技术及措施、推广增加农业碳汇技术及措施、建立农业减排增汇保障机制等三方面推进措施,确保潍坊市农业“双碳”目标如期实现,以期对全市农业低碳发展发挥理论先行和引导作用。     

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。     

玉米秸秆添加量对黄土高原旱作农田土壤固碳特征的影响

【目的】探明不同玉米秸秆添加量对农田土壤固碳特征的影响.【方法】在甘肃省定西市李家堡镇进行玉米田间定位试验,设0(无秸秆还田,CK)、40g/kg(低量秸秆,T3)、60g/kg(中量秸秆,T2)、80g/kg(高量秸秆,T1)4个玉米秸秆还田处理.采用尼龙网袋法对540d观测期内的土壤总有机碳(SOC)、活性有机碳(ROC)、微生物量碳(MBC)动态变化特征进行分析.【结果】从整体来看,不同秸秆添加水平下SOC含量呈连续降低趋势;ROC含量于90d达到峰值后逐渐降低;MBC含量于180d达到峰值后逐渐降低.较之CK处理,T1、T2、T3水平均可提升土壤碳素含量,且随秸秆添加量的增加而增加.T2水平下土壤碳库活度指数最大,为1.25,该水平下秸秆残留率最小.【结论】秸秆还田处理土壤碳库管理指数(CPMI)随秸秆施入量的增加而增加.因此,在0~80g/kg玉米秸秆添加范围内,60g/kg水平更有利于土壤碳素的固持及土壤质量的改善.