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。     

中国粮食主产区碳排放核算实证研究

随着世界经济的发展,二氧化碳的排放量不断增加。目前,碳排放已成为全球普遍关注的问题。在这一背景下,我国提出了碳中和、碳达峰的目标。农业碳排放量占据了我国平均碳排放量的1/5,加大农业碳减排力度是实现碳中和、碳达峰目标的重要措施。本文根据农业生产过程的碳源层面,测算了中国粮食主产区2011—2019年农业碳排放量及碳排放强度,进一步分析影响粮食主产区碳排放的关键因素,为碳减排提出参考性意见。     

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。     

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。     

农业清洁生产技术促进农业低碳减排

<正>农业生产是重要的温室气体排放源,也是巨大的碳汇系统[1],可见农业生产中既有碳排放又有碳汇集,农业减排是机遇与挑战并存。近年来持续推进农业绿色发展,在农业生产中推行化肥农药减量增效、秸秆综合利用、畜禽粪污资源化利用、废旧农膜回收等农业清洁生产技术,有效促进农业低碳减排,实现绿色生态农业持续健康发展。     

“双碳”背景下我国农业碳减排能力评价与时空演化的研究

农业已成为主要的碳排放源之一,分析农业碳减排能力,助力实现“双碳”目标早日实现。本文通过构建农业碳减排评价指标体系,运用熵值法、莫兰指数和LISA聚类等方式分析2010—2019年我国30个省区市的农业碳减排能力,从全局和局部2方面对近19 a农业碳减排时空演化格局进行研究。结果表明:我国农业碳减排能力整体呈现上升趋势,中间少数年份出现衰退情况;农业碳减排能力空间相关性呈现波动状态,空间相关性相对不稳定但空间相关性呈增强态势;我国农业碳减排空间地域特征显著。建议减少农业化学物质投入,加大农业科学技术的研发和投入力度,改进传统农业耕作方式,促进秸秆还田,提高农户绿色低碳生产意识。     

水稻生产碳中和现状及低碳稻作技术策略

稻田固碳减排,是国家实现碳中和战略的重要举措.为推动长江中下游地区水稻绿色生产,本文在界定水稻生产碳源、碳汇功能的基础上,分析了长江中下游省(市)区域碳排放及碳中和现状,解析了不同稻作模式的碳排放特征,评估了不同农艺措施对稻田固碳减排的影响及潜力,提出并构建了"增汇、减排、降耗、循环"的低碳稻作体系.基于文献统计结果显...     

城市农业碳排放信息统计及监测体系研究——以保定市为例

农业是碳排放的重点部门之一。加强对农业碳排放的统计和监测,对科学制定农业碳减排政策、履行国际碳减排承诺具有重要意义。采用生命周期法和系数法,从碳排放和碳中和两方面对农业碳排放测度问题进行积极探索,初步构建了城市农业碳排放信息统计及监测体系,并以保定市为例进行个案分析。结果表明:保定市农业碳排放主要集中在化肥、农机耗油;碳中和主要集中在秸秆还田及混施有机肥,这将为政府制定碳减排政策提供重要启示。     

基于投入角度的农业碳排放时空特征及因素分解研究——以湖北省为例

本研究基于化肥、农药、农膜、农用柴油等4个主要方面碳源,测算了湖北省1993-2010年及其地、市、州2008年的农业碳排放量.结果显示:(1)纵向来看,自1993年以来,湖北省农业碳排放总量、碳排放强度均呈现较为明显的三阶段变化特征,即”上升—平稳—上升”.(2)横向来看,区域差异明显:襄樊、黄冈2地属于碳排放总量、碳排放强度“双高”型地区;随州等4地为低碳排放量、高排放强度地区;宜昌等4地为高碳排放量、低排放强度地区;十堰等6地为碳排放总量、碳排放强度”双低”型地区.进一步利用LMD1模型对碳排放影响因素进行分解研究,结果表明:与1993年相比,效率、劳动力、结构因素分别累计实现了87.30％、71.89％和13.69％的碳减排;而经济因素则引发了269.28％的碳增量.最后,立足于研究结论提出促进湖北省农业碳减排的政策建议.     

基于EOD模式的田园综合体碳平衡初步研究

中国正在不断推进农村绿色经济转型与乡村振兴战略，田园综合体等各种以生态环境为导向的农业开发模式是乡村振兴建设的新途径，驱动农业固碳减排的同时，也带动着传统农业不断向现代农业发展的转变。以EOD（Ecology-Oriented-Development，生态环境导向的开发）模式的上海市金山区枫泾镇郊野村庄田园综合体为研究对象，在现场调研与数据统计的基础上，分析了园区内的碳输入和碳输出以及碳在园内各区域间的流动和储积；同时，根据碳源和碳汇清单和估算结果，分析了田园综合体各区的碳平衡特点。结果显示，上海市金山区郊野村庄田园综合体2021年碳平衡表现为净碳汇区，净碳汇量为152.09 tC，其中排放量为588.79 tC，碳固定量为740.88 tC。田园综合体内，作物种植区通过低碳有机种植模式成为净碳汇量最大的区域，净碳汇量185.76 tC；水产养殖区通过高效的水草多级循环利用模式净碳汇量达62.20 tC；高空间利用率的立体农业区因农肥的碳排放量大表现为碳源区，净碳汇量为-10.81 tC；生产生活区是最大的碳源区，净碳汇量达-85.05 tC，人类文旅活动是其中最大的碳排放源。分析结合该田园综合体的碳流动，提出了发展高物质循环利用率、高空间利用率、低碳有机种植模式和农业科学管理四个农业降碳增汇的方向。     

华北平原不同轮作模式固碳减排模拟研究

为探索解决长期冬小麦-夏玉米(麦-玉)单一轮作两熟模式导致农田温室气体排放加剧的问题,基于Denitrification-Decomposition(DNDC)模型分析当前气侯环境下华北地区不同轮作模式对土壤耕层有机碳储量及温室气体排放的影响。结果表明:2003—2014年各轮作模式碳汇速率整体表现为麦-玉麦-豆麦-玉-春玉米麦-玉-大豆春-玉米连作;长期模拟发现,一年两熟制两年三熟制一年一熟制轮作模式,麦玉轮作模式碳汇速率最高,有利于有机碳的长期积累,春玉米连作有机碳储量短期内有所增加,长期则表现出负增长趋势。全球增温潜势(GWP)研究发现,各轮作模式增温潜势整体表现为麦-玉麦-玉-春玉米麦-豆麦-玉-大豆春-玉米连作;从长远角度看,各模式增温潜势短期内都呈增加趋势,15年后维持稳定,稳定后麦玉模式排放量最大,而春玉米连作模式排放最低,禾豆轮作相比禾本科轮作具有很好的固碳减排效应。因此,在华北地区农田管理方面,可考虑推行禾豆轮作模式,最终达到提高土壤有机碳库和减少温室气体排放的目标。     

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。     

东北农区农业净碳汇时空分布及驱动因素

农业兼具碳源和碳汇双重属性,是我国实现碳达峰碳中和目标的重要组成部分。从农业碳排放公平性角度出发综合管控农业碳源和碳汇量,明晰农业净碳汇的驱动因素对于实现东北农区农业低碳发展具有重要意义。基于2000—2020年黑龙江省各市域的社会经济及农业生产等数据,本研究通过生态承载模型、经济效率模型和地理探测器对区域农业碳排放公平性特征及净碳汇驱动因素进行探究。结果表明：黑龙江省农业净碳汇总量呈现波动上升趋势,由 2000 年的 1.21×10⁷ t 上升至 2020 年的4.02×10⁷ t。齐齐哈尔、绥化和哈尔滨三市农业净碳汇量较高,三市总和占黑龙江省碳汇量的51%以上。从农业碳排放公平性分区来看,双高区主要向南部和中部的哈尔滨、黑河和绥化等地聚集,双低区逐渐向东部的鸡西、双鸭山和鹤岗等地集中。双低区持续向经济高值区、生态高值区以及双高区发展,但不同市域间差距依旧显著。耕地面积和机械化水平是农业净碳汇空间分异的主导驱动因素。交互探测结果显示耕地面积和机械化水平与其他各因素的交互作用最强,同时净碳汇量受机械化水平和城镇化水平交互作用的影响最大。研究表明,黑龙江省需根据各地区具体情况制定差别化的绿色农业管控措施,以推进东北农区农业可持续发展。     

基于行业减排的森林碳汇需求空间测度与分类

  目的   对全国28个省级行政区域和深圳市的森林碳汇需求空间进行分类,就提升各类地区未来的森林碳汇需求空间提出针对性建议,为科学设计碳汇政策以及差异化开发森林碳汇需求空间提供客观依据。   方法   以全国28个省级行政区域和深圳市为样本地区,收集整理2008?2017年《统计年鉴》中工业行业的投入产出数据,运用方向性距离函数模型测算各地区工业行业碳边际减排成本,并采用需求空间模型,对全国28个省级行政区域和深圳市10 a的森林碳汇需求空间进行测度,对求得的需求空间数据进行聚类分析和判别分析。   结果   各样本地区的碳边际减排成本和森林碳汇需求空间数据均存在一定的地区性波动。3类地区碳边际减排成本与森林碳汇需求空间的皮尔逊相关系数为0.999,呈显著正相关。聚类结果发现:1、2、3类地区的碳边际减排成本平均值分别为1.59、1.18、0.51万元·t?1;1、2、3类地区森林碳汇需求空间平均值分别为571.91、374.93、174.15万t·a?1。最终判别方程发现:2011、2014年的需求空间数据对地区分类的影响最为显著。   结论   整体来看,分类结果与中国东中西部地区的经济发展水平大致吻合。政策情景模拟显示:差异化开发森林碳汇需求空间要将超排处罚率作为第1、2类地区的重要切入点,同时优化配额发放模式;第3类地区以鼓励引导为主。表6参16     

中国省域种植业碳汇量、碳排放量的时空分异及公平性研究

2020年9月,中国在联合国大会上向世界宣布力争在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标,因此测算种植业碳排放量、碳汇量对政策的制定有重要意义。本文基于2013—2020年中国国家统计局的主要农作物、主要农用物资消耗量的年度数据测算中国31个省份种植业碳排放量、碳汇量,运用灰色预测法GM(1,1)预测中国31个省份未来5年的碳排放量,深入分析其时空分异特征,并采用基尼系数研究中国省域种植业碳汇量、碳排放量的公平性。研究结果表明:(1)山东碳排放总量最高,广西碳汇总量、净碳汇总量最高。(2)从时间序列看,中国种植业碳排放高峰已经过去,并且种植业未来碳排放量有明显下降趋势。不管是到达碳排放高峰的时间点、碳排放总量还是未来碳排放量下降趋势都出现明显的"马太效应",即东部地区优于中部地区,中部地区优于西部地区。另外,新疆、黑龙江和河南部分主要农用物资(农用塑料薄膜、农用化肥和灌溉)碳排放量存在逐年上升的趋势。(3)从空间分布看,河南、山东、安徽以及吉林属于高-高型地区,四川和新疆属于高-低型地区。东部沿海地区、南部沿海地区和东北地区种植业碳排放基尼系数明显高于其他地区,基尼系数大小与地理位置和经济发展水平呈正相关关系,高值基尼系数在地理分布上,明显呈现沿海性的特征。西北地区和西南地区的种植业碳汇量基尼系数显著高于其他地区,基尼系数的大小与其地理位置和经济发展水平有负相关关系。     

种养循环农作制度碳足迹评估——以鲜食玉米-奶牛-粪便还田循环模式为例

【目的】基于农业碳计量学方法对种养复杂系统全生命周期固碳减排效果的综合评估,是从全产业链视角开展我国低碳农作制度设计和优化的基础。本研究比较了5种系统情景及其对应的种养循环产业链碳足迹评估框架,以期为国内外低碳农作制度创建提供科学、合理、可用的方法学借鉴。【方法】研究基于ISO 14040发布的产品全生命周期碳足迹评价框架,结合IPCC提供的农田和养殖业温室气体核算体系,在不同的系统边界下,构建种养循环农作制度碳足迹评估框架,并以华南热作区鲜食玉米-奶牛-粪便还田循环模式为实证研究对象开展评估效果验证。【结果】评估框架明确了种养循环和分离模式全产业链都包含有农资投入、农田种植、动物养殖、粪便管理、运输和土壤碳汇变化等6个核算环节,并对各环节的碳计量学逻辑及其碳足迹核算方法进行了分析。案例结果表明,鲜食玉米-奶牛-粪便还田种养循环模式全生命周期碳足迹比分离模式降低了34.44%,表现出更好的固碳减排效果。评估框架对种养“耦合”或“脱耦”后对上游农资生产及运输环节的“间接排放”,以及下游产业链饲料替代和废弃物循环利用的“替代性减排”特征能够充分体现,实景系统田间实测数据和调研数据与背景系统...     

广东省农田生态系统碳源汇时空差异

以1992要2011 年广东省21 个地区农作物产量、农作物播种面积、种植面积、农业投入等相关数据为依 据,对全省农田生态系统碳源汇进行了估算分析,并研究了农田生态系统碳源汇的影响因素。结果表明院20 年来广东 省农田生态系统碳吸收总量总体呈现逐步下降趋势,其中粮食作物和经济作物的碳吸收量波动下降,果蔬作物碳吸 收量显著增加;农田生态系统碳排放量呈现逐渐增加的趋势,其中化肥、农药等农用化学品投入带来的碳排放所占 比例最大。广东省农田生态系统碳排放量远远小于碳吸收量,农田作物具有较强的碳吸收功能,表现为明显的碳汇。 从分布格局来讲,不同区域之间的碳排放量和碳吸收量差异很大。     

黑龙江省松嫩平原村域农业生态系统碳循环比较分析

运用试验分析与模型计算相结合的方法,对黑龙江省松嫩平原不同农业循环模式的新庄村、兴胜村、同乐村、丰林村村域农业生态系统碳吸收、碳固定、碳排放以及转移出村域农业生态系统外的碳量进行比较分析。研究表明,2010年新庄村、兴胜村、同乐村、丰林村村域农业生态系统碳排放大于碳吸收,村域农业生态系统表现为明显的碳排放源。新庄村、兴胜村、同乐村、丰林村向大气排放的碳量分别为18 688、16 690、19 970、4 385 t,碳排放强度分别达到15、10.4、12.6、4.4 t·hm-2,分析表明不同农业循环模式村域农业生态系统碳排放量差别较大。     

华北平原夏玉米不同施氮措施的综合增温潜势研究

为探究和利用高固碳、低排放的农业管理措施,以华北平原夏玉米生产为研究对象,采用大田试验和生命周期评价方法,设置对照(CK)、低氮肥(LF)、适宜氮肥(SU)、减排(适宜氮肥+抑制剂,ER)以及高氮肥(HF)5种施氮处理,定量评估夏玉米生产全过程中的土壤排放温室气体增温潜势(GWP_Soil)、农业投入增温潜势(GWP_Indirect)、净初级生产力增温潜势(GWP_NPP)、净综合增温潜势(Net GWP)和农田经济效益。结果表明:不同处理总排放增温潜势(GWP_Soil+GWP_Indirect)为10 831.3~14 301.9 kg/hm²(以CO₂当量计),由高到低依次为HF>SU>LF>ER>CK;HF的GWP_Soil及GWP_Indirect均为最高,较CK处理分别高10.9%和153.3%;GWP_Soil对总排放量的贡献较大(>70%),农业投入中肥料对GWP_Indirect的贡献最大,为54.1%~69.7%(CK除外),灌溉次之;华北平原夏玉米农田Net GWP为负值,是大气的碳汇,SU和ER处理Net GWP最大,绝对值分别较CK处理高 18.1% 和17.9%。综上,ER和SU处理净利润最高,属于高收益-高固碳种植管理模式,但ER与SU处理相比,ER的GWP_Soil降低了8.7%,更有利于温室气体减排,适合作为绿色农业发展模式在华北平原推广。