湖南省县域农业碳收支时空差异及碳补偿潜力

[目的] 基于碳排放和碳吸收双重视角来探究农业碳收支时空差异和碳补偿潜力,为湖南省农业全面绿色转型和协调发展提供理论参考。[方法] 采用探索性空间数据分析、绝对β收敛、参数对比法和GIS空间分析方法,对湖南省县域农业碳收支时空差异、碳补偿率空间相关性及收敛性特征、农业碳补偿潜力区域差异进行实证分析。[结果] 湖南省县域农业碳排量整体呈“以高值区为中心,向外围逐渐降低”的结构且农田土壤碳排量是其主要来源,县域农业碳排强度呈“西南高,东北低”且逐年显著降低;县域农业碳汇量整体呈“东中北部高,西南部低”的空间格局且其农业碳汇能力渐趋增强。稻谷对农业碳汇量贡献最大,农业碳吸收强度显著提升且其空间格局发生明显转变。县域农业碳补偿率表现为净碳源,存在显著的空间正相关性和收敛性且其空间集聚特征和关联特征均较为明显。县域农业碳补偿潜力在空间上呈现显著不平衡特征,中、高碳补偿县域比例达60.66%,表明湖南省县域农业碳补偿率偏低,仍具有很大碳补偿空间。[结论] 应深入强化区域合作,多方共促绿色转型,充分发挥农业碳补偿率热点区辐射带动效应,维持好农业碳补偿能力较强区域优良低碳农业发展情势,重点关注中、高碳补偿潜力区域绿色农业发展趋势,缩减湖南省各县域低碳农业发展差距。     

碳中和背景下统筹土地利用碳收支的广东省横向碳补偿

[目的] 碳补偿机制是实现双碳目标和社会环境公平的重要途经。[方法] 在测算2010—2020年碳收支基础上,建立碳补偿模型核算碳补偿空间转移额度。[结果] (1)研究期间全省碳排放总量年平均递增率为2.51%,除佛山、东莞、清远外其余城市的碳排放均不同程度增加,空间上呈现以广州为中心的"核心-外围"的格局。广东省2010—2020年碳吸收总量呈现缓慢下降趋势,空间格局趋于稳定,总体呈现北高南低的特点。(2)研究期间碳补偿支付区范围变大,面积占比由55.22%扩大至60.49 %,支付区主要分布净碳排放较多的惠州及净碳排放少但碳排放效率低的云浮、阳江等,受偿区主要分为2类,一类是净碳排放量少的河源、汕尾等地;另一类是碳排放多但碳排放效率高的深圳、广州、东莞等。(3)惠州需支付碳补偿额度居于首位,深圳获得碳补偿额度最多,各市跨区域碳补偿额度占区域GDP的比例在0.017%~0.095%波动,跨区域碳补偿具有可操作性。[结论] 为实现广东省区域间的低碳协同发展,未来应建立以政府为主导的区域横向碳补偿制度,并实施以低碳为导向的差异化的低碳优化策略,这对区域协调和低碳发展具有重要的现实意义。     

2000-2020年淮南矿区土地利用变化对碳源/碳汇时空格局的影响

[目的]分析淮南矿区2000—2020年土地利用碳源/碳汇时空格局分布特征,为淮南市国土空间规划及未来低碳调控政策制定提供依据。[方法]以淮南矿区为研究对象,选取2000,2010,2020年3期土地利用数据,以格网尺度量化不同土地利用变化发展阶段下碳源/碳汇/碳排放的时空格局,基于冷热点分析碳源/碳汇/碳排放的空间格局。[结果](1)2000—2020年,土地利用类型由单一用地为主转换多种土地利用类型同时发生,其中,建设用地面积增大,导致碳源效应增强,碳汇效应相对减弱,碳排放量持续增加,碳源年增加量为2.76×10⁶ t,碳汇年增加量仅为130 t,碳排放年增加量为2.76×10⁶ t;(2)碳源和碳排放空间分布特征基本一致,中部建成区和西北矿区是碳源和碳排放的主要集中区,碳汇主要聚集在东部、西部边缘区和西部部分矿区;(3)中部建成区是碳源和碳排放的显著热点、热点区域,以显著热点变化特征为主;显著冷点和冷点主要分布在研究区东部、西部边缘区域和西北部分矿区。[结论]淮南矿区的碳减排和低碳效应需要着重关注北部大面积的平原耕地区域,控制该区域矿区...     

福建省土地利用变化碳排放时空差异与碳补偿

[目的] 开展土地利用碳排放差异与碳补偿研究，为各地域根据净碳排放量制定低碳发展政策提供依据。[方法] 基于2005—2020年福建省土地利用和能源消费数据，构建碳排放以及碳补偿价值测算模型，计算各市域不同时段的碳排放量以及碳补偿价值。[结果] ①福建省土地利用变化净碳排放呈现出明显的增长趋势，增长速度先快后慢。建设用地为主要碳源，其碳排放量增加3.41×10⁷ t；林地为主要碳汇，其碳吸收量减少近3.00×10⁴ t。②净碳排放量高值区域主要分布在碳排放量高、碳补偿率低的福州市、泉州市和漳州市，净碳排放量低值区域主要分布在碳排放量少、碳补偿率高的南平市，除厦门市外，各市的净碳排放强度与净碳排放量的空间分布相似。③碳补偿价值与各市净碳排放量的空间分布具有高度相似性，高碳补偿区主要是经济发展水平高、净碳排放量大的福州市、泉州市，受偿区主要是经济发展水平低、净碳排放量小的南平市。[结论] 为实现区域协调以及低碳发展，需不断完善碳补偿机制，从低碳层面依靠碳补偿推动区域低碳协调发展。     

沱江流域土地利用碳平衡与人类活动强度的关系

[目的] 研究土地利用碳平衡与人类活动强度间的协同关系,为沱江流域的区域协同碳减排规划及实现中国“碳达峰、碳中和”目标提供参考。[方法] 基于2000—2020年土地利用及社会经济数据,使用碳排放经济贡献系数、碳生态承载系数、人类活动强度指标,耦合协调度模型及回归分析方法,核算了沱江流域土地利用碳排放量并分析了土地利用碳平衡与人类活动强度的时空演变特征及其协同关系。[结果] 研究表明,2000—2020年沱江流域碳排放量增加了5.13×10⁷ t,其中建设用地碳排放量占90%以上;碳吸收量变化不大,主要来自林地,呈现先减后增的趋势;净碳排放增长率呈下降趋势。各区县的土地利用碳平衡协调度均在提升,但70%以上的区域处于失调衰退状态。沱江流域人类活动强度整体处于中等强度水平,空间上从北向南呈现“低—高—低—高”的格局。[结论] 人类活动强度与人均GDP、人均碳排放均存在显著的正相关关系。土地利用碳平衡协调度与人类活动强度的负相关关系随着技术进步与能源利用效率的提高而降低。提高碳汇能力与碳生产力是改善区域土地利用碳平衡协调水平的有效途径。     

广东省农田生态系统碳源汇效应时空分异及驱动因素

[目的] 探究广东省农田生态系统碳源汇效应时空分异及驱动因素,为广东省科学合理制定区域农业减排固碳措施提供参考。[方法] 采用参数估计法、GIS空间分析等方法定量评估2010—2020年广东省农田生态系统碳源汇效应时空演变规律,并借助LMDI因素分解模型探究农田生态系统碳源汇效应空间分异的驱动因素。[结果] ①广东省农田生态系统碳源汇效应水平维持持续向好发展态势,减排增汇效应逐渐凸显。具体表现为：固碳总量呈波动上升态势,稻谷、甘蔗、蔬菜为主要的碳汇作物;碳排放得到有效控制,减排效应日益显现,稻田种植、农资投入为主要的碳源类型;农田生态系统固碳量增长有效抵消了碳排放增长。②广东省农田生态系统碳源汇效应空间分异明显,总体呈相对集聚分布态势,湛江为主要的高碳源—高碳汇地区,低碳源—低碳汇则主要分布在珠三角地区。③经济因素为农田生态系统碳汇提升的关键驱动因素,结构因素表现出两面性且因地而异,效率因素、劳动力因素则表现为抑制作用。[结论] 广东省农田生态系统碳源汇效应水平稳中向好,但区域分异明显,应结合各地经济、结构、效率、劳动力等因素的驱动效应差异,因地制宜制定农业减排固碳措施。     

基于FLUS-InVEST模型的北部湾城市群生态空间碳汇演变模拟及驱动因素研究

[目的] 探究未来湾区城市群生态空间变化对碳汇的影响,找出变化背后的主要驱动因素,为城市群制定未来生态空间发展方向与策略提供参考,促进陆海新通道的科学开发。[方法] 以北部湾城市群为例,基于2010,2015与2020年土地利用数据,使用GeoSOS-FLUS模型预测生态优先、耕地优先及城镇优先3种不同预设情境下2035年的北部湾城市群生态空间土地利用格局,使用InVEST模型对2020—2035年各情景下生态空间碳汇变化情况进行分析,使用地理加权回归找出影响土地碳汇变化的主要驱动因素。[结果] 生态优先导向下2020—2035年北部湾城市群碳储量有所增加;城镇优先导向下碳储量降低较多,达到3.12×10⁶ t。坡度、人口密度和高程是城市群生态空间碳汇格局最重要的影响因素,城镇空间扩张是变化的主因。生态优先情景下,生态空间的土地将有所增加。[结论] 生态优先导向能兼顾城镇发展与生态空间的环境保护需求,城镇优先导向和农业优先导向会大幅降低碳汇。另外政策措施也需尽早制定以抑制城镇空间扩张。     

三峡库区1980—2021年土地利用碳排放格局及碳补偿

[目的] 揭示三峡库区土地利用碳排放格局并测算碳补偿价值,为引导流域低碳发展,健全流域碳补偿机制提供参考。[方法] 运用碳排放系数,单位GDP能耗及经济贡献系数等方法,测算三峡库区1980—2021年土地利用碳排放/碳吸收,并以净碳排放为基准值,对碳排放阈值及碳排放强度进行修正,测算土地利用碳补偿价值。[结果] ①三峡库区1980—2021年土地利用碳排放及碳吸收整体呈上升趋势。耕地和林地是土地利用碳吸收主要载体,城乡工矿居民用地是土地利用碳排放主要来源; ②碳吸收格局整体呈现西低东高的分布特征。1980—2021年碳吸收处于中高水平和高水平类型的区县明显增加,且大多位于东部和北部,低水平类型区县有所减少; ③碳排放格局在1980—1990年均处于低水平及中低水平类型;2000—2021年库区整体碳排放量增加,其中西部重庆市主城区、中部万州、开州区、云阳县以及东部夷陵区处于中高水平和高水平类型,武隆区的碳排放处于中等水平类型;巫溪、巫山、巴东、兴山、秭归县等区县的碳排放处于低水平和中低水平类型; ④研究区9个区县为生态盈余区,应获碳补偿资金最高的是奉节县6.87×10⁵元,17个区县为生态赤字区,支付碳补偿金额较高的是渝北区1.53×10⁷元。[结论] 应从以下方面引导流域低碳发展：推动区域合作治理碳排放,建立横向碳补偿机制;控制建设用地规模,优化土地利用配置;落实绿色发展理念,增强碳汇能力;优化能源供给结构,提高能源利用率等。     

云南省土地利用碳排放时空演变特征及影响因素

[目的] 研究云南省土地利用碳排放的时空变化规律及其影响因素,为云南省优化土地利用结构,实现低碳发展目标提供理论依据。[方法] 基于云南省2005,2010,2015,2020年4期土地利用和化石能源消费数据,对全省碳排放效应进行测算,运用空间可视化和空间自相关研究云南省2005—2020年的碳排放时空变化规律和空间集聚特征,利用地理探测器对其影响因素进行分析。[结果] ①2005—2020年云南省建设用地增幅最大,动态变化度达7.90%。②区域净碳排放快速增加,年增长6.5%;碳排放空间特征为“中间高、四周低”;碳足迹在研究期内增长明显,碳生态承载力较为稳定,导致碳生态赤字日益升高。③人口规模、经济水平、产业结构、土地利用等促进了云南省各地州市碳排放的增加。[结论] 应保护或合理增加云南省林地等碳汇地类的面积并加强其动态监测;控制建设用地面积和能源消费总量;探索碳补偿机制并发挥碳汇地区的辐射效应。     

广西东融发展片区碳排放时空特征及其驱动因素

[目的]揭示县域碳排放的时空格局演变及其驱动因素,为区域规划战略的实际应用和实现“双碳”目标提供科学依据。[方法]基于广西壮族自治区东融发展片区2005,2010,2015,2020年碳排放数据,运用空间自相关分析测算各区域之间的碳排放时空异质性特征,并在构建指标体系的基础上,运用地理探测器计算碳排放时空演变的驱动因子。[结果](1)广西东融片区各县区碳排放量在空间上存在异质性。2005—2020年,该区碳排放量在空间上呈现“西南高,东北低”,经济发达的区县碳排放量增速快;(2)各区县碳排放量在总体上呈现稳步上涨的趋势。不同经济发展水平的区县间碳排放量差距逐渐拉大;(3)在碳排放时空分异驱动力分析方面,能源消费结构和城市经济密度的影响最强。[结论]广西东融发展片区碳排放时空特征与人类活动密切相关,达成“双碳”目标必须以规范碳排放行为为前提。     

基于碳足迹和碳承载力的新疆碳安全评价

[目的]探索新疆碳足迹和碳承载力的的变化,评价其碳安全程度,为新疆低碳经济的发展提供理论依据。[方法]利用碳足迹理论对新疆2000—2014年的碳足迹、植被碳承载力、净碳足迹进行计算分析,并利用碳压力指数(CTI)构建了碳安全评价模型。[结果]新疆碳足迹呈上升趋势,从2000年的1.08×108 t上升到2014年的5.04×108 t,其中化石能源碳足迹占总碳足迹的比重达到96%;碳承载力不断增加,草地固碳量所占的比重最大,其次是森林、农田、园地和城市绿地;人均净碳足迹、碳压力指数均呈现增长趋势,导致新疆碳安全程度不断下降,从2009年开始就处于极不安全的状态。[结论]化石能源消费的增加是导致新疆碳足迹升高和碳安全程度下降的主要原因,虽然其能源利用率不断提高,但在未来一段时间仍然面临严峻的生态环境问题。     

基于碳均衡视角的湖南省碳排放与碳吸收时空差异分析

以中部典型省份湖南省为例,采用湖南省及14个地级市的煤炭、石油、天然气等能源消耗、水泥产量数据以及林地、草地等土地利用数据,基于碳均衡视角,利用碳排放、碳吸收、净排放测算模型,估算并模拟分析湖南省碳排放与碳吸收的时空差异。结果表明:(1)2000-2009年,湖南省碳排放总量年均增加523.98×104 t,其中,化石燃料燃烧碳排放占湖南省碳排放总量的比例长期稳定在85%以上,是最主要碳源;(2)2009年断面数据表明,湖南省碳排放总量存在明显的区域差异,其中,岳阳、娄底、郴州、衡阳、长沙、湘潭6市属高碳区,常德、益阳与株洲3市属中碳区,邵阳、怀化、永州、张家界与吉首5市属低碳区;(3)2003-2009年,湖南省碳吸收量呈现出小幅增长趋势,导致湖南省净排放迅速增加,由2003年的2 608.01×104 t增加到2009年的6 554.62×104 t,7年净排放累计为35 086.11×104 t;(4)2005年断面数据表明,湖南省碳吸收也存在明显的区域差异,其中怀化、永州、郴州与邵阳4市属高值区,衡阳、常德、株洲、张家界、长沙、岳阳及益阳7市属中值区,娄底、湘潭与吉首3市属低值区;(5)2003-2009年,湖南省碳排放与碳吸收之间未达到均衡状态,净排放由2003年的2 608.01×104 t增加到2009年的6 554.62×104 t。     

外源有机碳对黑土有机碳及颗粒有机碳的影响

为了阐释外源有机碳在土壤有机碳运转中的作用机制,以黑土为供试材料,进行了5年的室外培养试验,并结合室内全土及颗粒组分单独矿化培养试验,研究了不同外源有机碳对黑土有机碳(SOC)、颗粒有机碳(POC)含量及其矿化特征的影响。试验包括单施化肥、牛粪配施化肥、鸡粪配施化肥、秸秆配施化肥和树叶配施化肥5个处理。结果表明:(1)单施化肥黑土SOC的损失主要来源于POC的损失,外源有机碳有利于SOC和POC的累积,与对照相比,禽畜粪便处理的SOC和POC平均增加幅度分别为16.6%和27.8%,植物残体处理的SOC和POC平均增加幅度分别为27.0%和46.4%;(2)一级动力学方程能较好地描述SOC和POC的矿化动态(R~20.9),且POC比SOC易矿化,POC的60d累积矿化量是SOC的3倍以上;(3)禽畜粪便处理和植物残体处理的POC平均矿化率分别为31.5%和29.8%,禽畜粪便处理的POC更易矿化;(4)外源有机碳有效降低了黑土有机碳的矿化,尤其是牛粪,其SOC矿化率为1.9%,比对照低了3.4%,其POC矿化率为24.8%,比对照低17.4%;(5)外源有机碳在黑土中的碳累积能力表现为树叶秸秆牛粪鸡粪。     

河南省碳排放与碳吸收动态分析

为探求河南省化石能源消耗及工业生产过程对省域碳循环影响,利用ORNL和EEA提出的区域碳排放和碳吸收定量模型,估算并分析2000-2009年河南省域碳均衡动态变化。结果表明:2000-2009年河南省碳排放量为119 295.76×104 t,其中化石燃料排放量占碳排放总量的92.3%,工业生产过程碳排放为7.7%;煤炭消耗是化石能源利用中最大碳源,占化石能源碳排放总量的89.53%,其次分别是水泥生产和原油耗用,燃料油消费碳排放量最小,仅占0.43%;近10年来河南省人均碳排放量逐步递增,并于2003年超出全国平均水平,同期万元GDP的碳排放强度先增后降,能源利用效率明显提高;河南省2009年林地碳吸收能力为387.57×104 t,近10年增长了67%,而同期碳排放量增加了1.925倍,导致省域碳赤字迅速增加,并于2009年达到12 886.92×104 t;最后提出了河南省碳减排的措施建议。     

不同森林植被下土壤有机碳的分解特征及碳库研究

分析了不同森林植被和同一植被不同林龄的人工杉木林下土壤有机碳的分解特征及土壤有机碳中的活性碳库、缓效性碳库和惰效性碳库的大小和周转时间。结果表明:不同森林植被下土壤有机碳的分解速率不同,总的趋势都是:培养前期分解速度快,后期分解速度慢,土壤剖面A层>剖面B层。在剖面A层中:不同森林植被下分解速率的大小顺序为常绿阔叶林>人工杉木林,不同林龄的人工杉木林为成熟林>中龄林>幼龄林;在剖面B层中:分解速率差异不大。不同森林植被下不同土壤剖面上的土壤活性碳库、缓效性碳库和惰效性碳库的库容和分解速率不同,土壤活性碳库碳含量一般占总有机碳的0 99%～2 89%,田间平均驻留时间为10～23天;土壤缓效性碳一般占总有机碳的17 17%～55 46%,田间平均驻留时间为1 6～24 2年;土壤惰效性碳一般占总有机碳的42 05%～80 66%,田间平均驻留时间为假定的1000年。     

生态修复的固碳机制、实现途径及碳中和对策

[目的] 明确生态修复固碳核算指标,为进一步制定固碳的政策措施和开展相关研究,如期实现碳中和目标提供科学依据。[方法] 综述了生态修复固碳的内涵与作用,介绍了生态修复固碳的机制及途径,并分析了不同生态修复固碳措施的效果,提出了生态修复固碳实现途径和对策。[结果] 生态修复主要的3种途径包括林草、土壤、湿地,其固碳效果显著,固碳潜力巨大,具有长期性和持续性。[结论] 为了实现更大程度的固碳,需要在生态修复领域寻求新的突破,推动生态系统提质增效,全面加强资源保护,持续挖掘生态固碳增长的潜力,进一步推进生态修复治理工程和建设。     

栓皮栎林与油松林土壤有机碳及其组分的研究

土壤有机碳在可持续森林生产力的维持中起重要作用。本文以北京鹫峰地区栓皮栎林和油松林为研究对象,对土壤有机碳及其组分的含量与密度进行了研究。结果表明,在0~20 cm土层中,栓皮栎林土壤总有机碳、轻组有机碳和易氧化碳的含量分别达到14.05 g kg-1、2.97 g kg-1和0.38 g kg-1,显著高于油松林。栓皮栎林0~20 cm土层内土壤颗粒有机碳、轻组有机碳和易氧化碳密度分别较油松林高39.68%、77.77%、145.45%,两植被类型间的的差异均达到了显著水平。在土壤总有机碳中,颗粒有机碳、轻组有机碳和易氧化碳的分配比例分别为23.60%~41.40%、9.10%~33.33%和1.39%~2.80%。因此,栓皮栎林较油松林更有利于土壤总有机碳和活性有机碳的积累。     

合肥市森林碳储量及碳密度研究

利用合肥市第7次森林资源清查资料,对各县（区）森林面积、生物量及其年龄结构进行统计,依据建立的不同森林类型生物量和蓄积量之间的回归方程,估算全市森林蓄积量,并根据含碳率推算森林碳储量和碳密度。结果表明：全市森林多集中在三县,以中幼林为主,森林总面积为47 983.4 hm^2,蓄积量为523 239 m^3,生物量为231 260.87 t,碳储量为115 630.43 t,碳密度为2.41 t/hm^2;以杨类的面积最大,马尾松的生物量、蓄积量和碳储量最大;森林面积以幼龄林最大,随年龄增加而减少;中龄林的蓄积量、生物量、碳储量最高,蓄积量和生物量随年龄的增长先增加后减少;碳密度则是近熟林最高,为12.45 t/hm^2,幼龄林最小,只有0.32 t/hm^2。杨类在整个年龄阶段碳密度相对较大,有利于碳储存,但幼龄林较多,总的碳储量偏小,而且杨类的轮伐期较短,因此,应考虑对现有森林的抚育和管理以及后继树种的筛选,实现社会可持续发展。     

中国退耕还林工程固碳现状及固碳潜力估算

为了科学评估中国退耕还林工程的固碳能力,收集整理了退耕还林一期工程（1999—2010年）详细的造林资料,结合中国主要树种的蓄积量（生物量）生长曲线和退耕还林前后土壤有机碳变化特征及各树种碳储量计算的相关参数,估算退耕还林工程1999—2050年的固碳量及其变化。结果表明：截至2010年,退耕还林工程造林总固碳量（土壤和植被）为355.87 Tg;工程实施期间,造林后期固碳量显著大于造林前期,平均每年固碳量为29.66 Tg;工程林固碳增汇潜力不断增加,预计到2050年中国退耕还林工程的固碳增汇潜力为1 234.04 Tg。因此,中国的退耕还林工程产生了巨大的碳汇效益。     

碳达峰与碳中和目标下水土保持碳汇的机理、途径及特征

[目的] 瞄准中国碳达峰、碳中和目标及其时间表,探索水土保持碳汇的主要途径与特征,为全面提升水土保持碳汇能力,科学推进水土流失综合治理高质量发展提供借鉴。[方法] 参考和借鉴国内外相关研究成果,系统性地分析了水土保持碳汇的学科应用基础及其协同作用机理,主要途径和物质表现,总结提出了水土保持碳汇的主要特征。[结果] 水土保持碳汇作用是在植物措施、工程措施和耕作措施3大类水土保持措施的共同参与下,通过植物、土壤和水体等多种途径协同发挥的,可消减大气中CO₂并将其转化为多种含碳化合物储存在植物及其产品、土壤和水体中。水土保持碳汇途径包括植物途径、土壤途径和水体途径。水土保持碳汇物质包括生物量、无生命有机质、土壤有机质和水体碳素。水土保持碳汇主要特征包括多种治理措施共同作用;多种碳汇途径相互交织;碳汇物质的现地性;碳汇特征短历时碳汇明显,全周期呈弱碳汇。[结论] 生态文明建设新阶段的水土保持工作,应全面推行碳汇水土保持,实施碳汇监测评价,扩大高碳汇水土保持措施,开展清洁生态小流域建设,避免水土流失与其治理措施损毁导致的碳排放,进一步提升碳汇增量,巩固碳汇能力。