重庆市碳足迹与碳承载力变化特征及趋势预测

为了全面了解重庆市碳排放状况,通过碳足迹相关研究方法测算了重庆市1997-2013年的碳足迹和1999-2013年植被碳承载力,通过GM(1,1)灰色预测模型预测了2014-2018年重庆市的碳足迹变化趋势。结果表明,1997-2013年重庆市碳足迹总量从6 320.41万t增加到21 199.82万t,化石能源碳足迹是整个碳足迹的主要构成部分;1999-2013年,碳承载力从3 304.63万t增加到3 827.59万t,森林碳承载力是碳承载力主要构成部分;1999-2013年,人均碳足迹从2.49 t/人增加到6.31 t/人,单位面积碳足迹也由9.28 t/hm~2上升到25.73 t/hm2;万元GDP碳足迹下降到1.67 t。通过GM(1,1)模型预测到2014-2018年重庆市碳足迹将进一步增加,预计在2018年碳足迹将达到36 646.181 7万t。     

2006—2015年重庆市农田生态系统碳足迹分析

利用2006—2015年重庆市农业生产统计数据,对全市农田生态系统碳排放、碳吸收和碳足迹进行估算、分析,探讨造成碳排放和碳吸收变化的影响因素。结果表明：在所有排放因子中,氮肥的排放量和占比均最高,约为50%,但有逐年下降的趋势,由2006年的51.35%下降到2015年的47.32%;水稻是重庆市第一大农作物,也是生态系统中碳吸收第一大来源,截至2015年,其全生育期碳吸收量达到4.099 5×106 t,占全市农田生态系统碳吸收量的39.16%;农田生态系统碳足迹占同时期播种面积的比例也呈现下降趋势,由2006年的19.78%下降到2015年的17.44%,即农田生产产生的碳排放需要全市约1/5的播种面积来消纳;重庆市农田生态系统处于碳盈余状态,2015年达到了2.727 2×106 hm2,重庆市农田生态系统的碳汇功能逐年提高。     

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。     

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。     

潍坊市农田生态系统碳源(碳汇)及其碳足迹变化

以山东省潍坊市为研究区,以种植面积、农作物产量及农业投入等相关数据为基础,定量测算2003—2012年潍坊市农田生态系统的碳源(碳汇),分析期间碳足迹的变化。结果表明:1)2003—2012年,潍坊市农田生态系统碳吸收总量小于碳排放总量,二者的比例为1∶7.4,碳排放强度增长率从0.055%减少到0.048%,碳吸收强度增长率从1.18%增加到1.98%。10年间农田生态系统碳吸收量和碳排放量分别增长了10.69%和7.02%,碳吸收增长率高于碳排放增长率,农田系统具有较强的碳汇功能。2)蔬菜是主要的碳汇,占比为73.31%,6种碳排放途径中,农田灌溉是主要的碳源,占比为87.32%。3)农田生态系统碳足迹从2003年的38.990万hm2减少到2012年38.769万hm2,碳足迹平均占生态生产性土地面积的1.456%,比例较低。10年间碳足迹强度均值为0.14 hm2/万元,2003—2012年潍坊市农田生态系统每增加1万元的产值可以制造0.14 hm2的碳足迹。     

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。     

河南省小麦—玉米典型农田生态系统碳源/汇变化分析

依据2004-2014年河南省小麦、玉米的产量、播种面积及农业投入等数据,对河南省小麦-玉米典型农田生态系统碳源、碳汇进行估算,结果表明:(1)2004-2014年小麦、玉米碳排放量呈持续增加趋势,2014年小麦、玉米碳排放量分别为441.5万t和177.8万t,增加了11.35%和35.72%;(2)2004-2014年小麦、玉米碳吸收量呈持续增加趋势,2014年碳吸收量分别为4 038.9万t和2 039.1万t,增加了34.19%和64.96%;(3)2014年小麦、玉米总碳汇达到了3 597.5万t和1 861.3万t,比2004年分别增加了37.65%和68.44%;(4)小麦、玉米碳的生产效率和生态效率均逐年增加,表明投入单位质量的碳获得的经济产量逐年提高,而且碳汇能力逐渐增强。     

广东省农田生态系统碳足迹时空差异分析

以广东省为例,通过1992要2011 年化肥、农药、农膜使用量、灌溉面积、农业机械总动力、农作物产量等 统计数据,估算了区域农田生态系统碳吸收、碳排放及碳足迹的时空特征。结果表明院近20 年来,广东省农作物碳吸 收总量总体处于下降趋势,从1992 年的4 017.02 万t 减少到2011 年的2 925.42 万t,减幅达到27.17%,年均递减 1.66%。而碳排放基本上呈现逐渐增加的趋势,排放总量从1992 年的224.05 万t 增加到2011 年的261.69 万t,增幅 为16.80%。广东省农田生态系统碳足迹呈现波动增加的趋势,2011 年比1992 年增长了89.76%,年平均增长率为 3.43%,碳足迹占同期生产性土地面积比例逐渐增大,2011 年达到8.95%。广东省农田生态系统表现为碳生态盈余, 且生态盈余占同期生产性土地面积比例逐步减小。各地区之间的碳足迹区域差异也较大。     

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.     

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。     

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、...     

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。     

甘肃省化石能源碳足迹动态研究

基于生态足迹思想提出碳足迹和碳承载力概念,对甘肃省1995-2009年化石能源消费的碳排放和植被的碳承载力进行定量分析。结果表明:甘肃省化石能源消费的碳足迹由1995年的2 466.12×104 t C增长到2009年的4 464.47×104 t C;煤炭消费的碳足迹最大,其次为石油,天然气比重最小,2009年的比重分别为81.54%、15.20%和3.26%;碳承载力由1995年的1 158.89×104 t C增长到2009年的1 472.19×104 t C,其中,森林的碳承载力最大,其次为草地,农田最小;甘肃省能源消费碳足迹远高于生产性土地的碳承载力。伴随着碳足迹的高增长率,碳赤字持续增大。     

贵州喀斯特农田生态系统碳足迹时空差异研究

【目的】探明贵州省碳排放、碳吸收与碳足迹现状,可以为贵州省农田生态系统减源增汇以及农业的可持续发展提供参考。【方法】依据2007—2016年贵州省和贵阳、遵义、六盘水三市农业投入、农作物产量、耕地面积等数据,对贵州省不同尺度农田生态系统碳排放、碳吸收和碳足迹进行估算,分析变化规律并探讨其影响因素。【结果】①2007—2016年贵州省及贵阳、遵义、六盘水三市农田生态系统的碳排放量均呈逐年增长趋势,其中化肥施用产生的碳排放量所占比例最大,分别为68%、73%、81%、72%;2016年贵州省化肥单位面积碳排放达到298.23 kg/hm~2。②碳吸收量表现为"上升下降式"波动变化,总体呈增长趋势,其中,水稻碳吸收量所占比例最高,平均为50.9%,但呈减少趋势,蔬菜增幅较大,达到47%。③贵州省农田生态系统存在较大碳生态盈余,农田生态系统碳足迹呈现不断增加趋势。【结论】尽管农业碳吸收量远大于碳排放量,但化肥与农膜所占碳排放比例较大,应是未来农业减源的重点。     

天水市碳安全评价及预测

以天水市为研究对象,根据天水市2000-2010年的主要能源消耗数据、植被数据及人畜数量,从碳足迹、碳承载力和碳赤字三方面对研究期间天水市的碳生态环境做出研究,同时构建碳压力指数对天水市2000-2010年的碳安全状况做出分析与评价,最后利用灰色数列模型对天水市未来5 a的碳安全状态做出预测。结果表明,天水市人均碳足迹从2000年的2.40 t/cap增加到2010年的6.13 t/cap,人均碳承载力在2.10 t/cap左右,碳赤字2000年为996 829.96t ,到2010年时已达15 106 775.67t,增加了15.15倍,碳压力指数也呈增加趋势,到2010年已达2.99,等级为“极不安全”。预测结果显示,天水市在2015年时人均碳足迹和人均碳赤字均超过9.00t/cap,碳安全等级仍为“极不安全”,说明未来5 a里天水市环境承受的压力不断增大,碳安全程度持续降低。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于碳足迹视角的湖北省蔬菜生产可持续发展探讨

在温室气体的累积排放导致全球增温趋势明显,人类生存面临挑战的气候环境条件下,研究蔬菜生产碳足迹,对于控制蔬菜生产温室气体排放,缓解气候变化与蔬菜生产可持续发展的矛盾具有积极意义。基于IPCC国家温室气体清单指南,运用过程生命周期评价法、动态评估及多元回归分析,对湖北省2003-2013年蔬菜生产系统碳足迹进行了核算。结果表明,湖北省蔬菜生产系统碳足迹由2003年的116.05万t CE增长到2013年的142.81万t CE,增加了23.06%。各生产投入品温室气体排放碳足迹排在前3位的为肥料、农药和排灌电能,分别占总排放碳足迹的58.07%、18.47%、9.03%。2003-2013年土地利用碳强度保持在0.97-1.29 t CE/hm2;单位产量碳强度从2003年的37.06 kg CE/t提高到39.91 kg CE/t,收益碳强度从2003年的0.10 kg CE/元降低到2013年的0.02 kg CE/元;碳生态效率从2003年的1.87降低到2013年的1.73。多元回归分析表明,湖北省蔬菜生产系统温室气体排放碳足迹与肥料用量、农药使用量、排灌电能三者间存在显著的线性相关,其相关性分别为0.571、0.341和0.228。根据分析结果,提出了强化科学施肥力度,提高土地规模化经营水平;推广生物防治,建设绿色防控体系;推广节水灌溉技术等可显著减少温室气体排放的策略。