技术进步视角下中国粮食生产能耗碳排放变化趋势与节能减排潜力研究

科学预测技术进步推动下粮食生产的能源消耗及其碳排放变化趋势,分析其节能减排潜力,对于农业“双碳”战略目标实现具有重要的理论和实践价值。本文构建中国主要粮食作物生产的能源消耗及其碳排放系统模拟模型,从技术进步视角设计模拟情景方案,系统性模拟2022—2035年粮食作物生产的能耗碳排放变化趋势和节能减排潜力。研究发现：(1)如果缺乏足够有效技术进步,粮食生产中的能源消耗及碳排放在较长时期将处于较高水平;(2)能源增进型技术进步推动下的粮食生产节能减排潜力优于产出增进型技术进步,而协同技术进步的节能减排潜力最大;(3)技术进步推动下各种作物生产的能源消耗及碳排放量变化趋势不尽相同,玉米等三大主粮的节能减排潜力较大。未来要协同推进多种类型技术进步,尤其重视能源增进型技术的研发推广,并基于作物种类制定针对性粮食生产节能减排策略。     

城市建设用地碳排放强度时空演变、影响因素及减排潜力研究

【目的】旨在把握城市碳排放国情、制定合理减排方案,为制定科学有效的区域减碳降排政策提供参考。【方法】基于2000—2019年中国30个省、自治区、直辖市的面板数据,在测算城市建设用地碳排放强度的基础上分析其时空演变特征、影响因素以及减排潜力。【结果】（1）城市建设用地碳排放总量逐年递增,城市建设用地碳排放强度呈阶段性增强趋势,空间上呈现“北高南低”的分布格局。（2）城市建设用地碳排放强度具有显著的空间自相关性,且高—高集聚区域由东部向北部移动,低—低集聚区域由西部向南部移动。（3）城市建设用地碳排放强度重心在110°～115°E,34°～36°N迁移,主要集中在河南和山西地区。（4）在控制人均碳排放量增长方面,能源消费和能源效率显负向抑制作用,经济发展显正向促进作用,促进作用强度显著高于抑制作用强度,使得人均碳排放量呈现逐年增加的趋势。（5）不同省市减排潜力差异明显,减排潜力较大地区主要集中在西北、华北、华南南部等地区,其中河北、内蒙古、黑龙江、上海、山东、湖南、广西、海南、陕西、青海、宁夏和新疆的减排效率高于全国平均水平。【结论】城市建设用地碳排放强度时空演变具有较强的时序阶段性和空...     

基于结构减排的碳排放总量控制优化模型研究

全球性气候变暖已成为迫在眉睫的世界性环境问题,作为平衡碳排放与经济发展之间关系的最佳发展模式,低碳经济由此提出并受到广泛青睐,世界各国由传统经济向低碳经济转型已成为世界经济的发展趋势,我国也于哥本哈根大会上承诺在2020年实现单位GDP碳排放量较2005年降低40%~45%的碳减排目标。在低碳经济理论的基础上,充分结合我国低碳发展现状,选取我国在哥本哈根会议上承诺的2020年单位GDP温室气体减排目标、社会经济增速不变、行业经济增长量等作为约束条件,运用区间规划方法构建基于结构减排的不确定性低碳经济发展碳排放总量控制优化模型,以碳排放量最小为优化目标进行求解、分析,提出基于结构减排的低碳经济发展碳排放总量控制优化方案,为低碳经济发展提供决策支持。     

中国三大地区农业碳排放分析

我国农业经济持续向好,农民收入增长稳定。但农业发展方式粗放的问题日益显著,所以推动减排行动和绿色发展十分迫切。研究了我国农业碳排放量和碳排放强度的变化,结果表明：（1）中国三大经济区的中部地区碳排放量最高;（2）中国三大经济区的农业碳排放强度均呈逐渐下降的趋势。我国应优化农业结构,采用现代的农业技术,使经济增长与碳减排共同发展。     

中国农业碳排放的地区差异和影响因素分析

利用1996-2009年中国27个省级地区农业生产的相关数据,核算了相关省份农业生产导致的二氧化碳碳排放量,并分析了农业碳排放的地区差异.结果表明,中国省级地区的农业碳排放存在着显著的地区差异.利用各地区的农业碳排放数据,采用面板数据分析方法,对全国层面和东、中、西地区碳排放的影响因素进行了实证分析.结果表明,农业从业人口和农业机械化水平的提高,显著增加了各地区的农业碳排放量,农村人力资本积累则一定程度地减少了农业碳排放量,而农业生产发展与碳排放量之间的关系并不稳定.     

低碳经济环境下碳税与碳排放权交易对比分析

随着经济的不断转型,全球将实施低碳经济战略,减少温室气体排放,保护生态环境已成为首要任务,而碳税征收和碳排放权交易成为其相应的手段,这两种不同的政策手段,也将成为人们所关注的焦点。在减少碳排放的前提下,如何减少碳减排的成本,是最重要的考虑因素。该文分别介绍了碳税和碳排放权交易,并进行对比分析。     

中国农业碳排放量测算及影响因素分析——基于省级面板数据的研究

利用省级面板数据,对中国农业碳排放量和碳排放强度进行测算,并分析空间差异和时间趋势。同时,根据Kaya恒等式与LMDI指数分解方法总结对中国农业碳排放量产生显著影响的因素。结果显示,2000—2018年农业碳排放强度、非城镇化水平和人力资源投入为碳排放抑制的主要因素,而农业结构、农业生产效率和经济规模水平是碳排放的主要促进因素。     

基于节能减排的农村居民生活碳排放研究———以德州市为例

通过量化德州市农村居民的直接、间接能源消费和碳排放及其变化,得出德州市农村居民直接碳排放量为o．643tCO2／人;间接碳排放量与其相当,为0．558tCO2／人,呈增加的趋势,其中食品、居住、交通是其碳排放的主要来源。     

基于减排潜力与减排成本的水稻种植模式综合评价——以湖北省为例

种植模式是影响农业碳排放的重要因素之一,分析通过改变种植模式实现碳减排的可行性,筛选并推荐适宜的低碳种植模式,对实现农业低碳高效发展具有重要的意义。本文以湖北省水稻种植为例,在识别区域主要种植模式的基础上,核算模式间的碳排放强度和生产成本,分析通过生产模式转换实现碳减排的可行性和潜力,并最终筛选出适宜的低碳排、高效益型种植模式。结果表明,湖北省3个主要水稻种植区20种种植模式间碳排放强度及生产成本差异明显,通过种植模式的调整可实现碳减排。鄂中水稻种植区适宜推广的种植模式为：中稻-油菜、间歇灌溉、适量施肥、秸秆不还田和机械耕作;江汉平原水稻种植区适宜推广的种植模式为：中稻-油菜、淹水-烤田-淹水-间歇灌溉、适量施肥、秸秆不还田和机械耕作;鄂东北水稻种植区适宜推广的低碳种植模式为：中稻-小麦、间歇灌溉、适量施肥、秸秆不还田和机械耕作。种植模式从基准模式向各个区域推荐模式转换过程,可以实现碳排放强度和生产成本的同时降低。研究结果可以为种植模式综合评估和低碳农业发展路径选择提供参考。     

干湿交替条件下铁氧化对水稻土CO_2排放的影响

以湖北省2种典型水稻土[咸宁市的中稻-冬闲水稻土(第四世纪红壤,XR)和潜江市的中稻-冬闲水稻土(钙质潮土,QR)]为材料,研究土壤干湿交替条件下[土壤落干(孔隙含水率55%)到完全淹水(土水比1∶1)]添加Fe2+对土壤Fe3+、可溶性有机碳(DOC)含量及CO2排放的影响,拟揭示水分转变过程中土壤活性铁氧化对土壤有机碳固持的影响。结果表明,整个培养期间,与CK(不添加Fe2+)相比,添加Fe2+促进了XR和QR土壤中活性铁的氧化,XR和QR土壤中Fe3+平均含量分别较CK提高了133.87%和95.66%。落干期间,与CK相比,添加Fe2+促进了CO2的排放,XR和QR土壤CO2累积排放量分别增加了59.77%和124.48%;促进了土壤DOC的积累,XR和QR土壤DOC平均含量分别提高了42.57%和23.71%。淹水期间,与CK相比,添加Fe2+抑制了CO2的排放,XR和QR土壤CO2累积排放量分别降低了54.03%和35.27%;培养前期促进了土壤DOC的积累,培养后期抑制了土壤DOC含量的积累,总体上XR土壤DOC平均含量降低了35.29%,QR土壤DOC含量提高了16.59%。整个培养期间,添加Fe2+后,XR和QR土壤CO2累积排放量分别降低了43.87%和22.14%。综上,我国南方富含铁氧化物的红壤具有更高的固碳减排潜力。     

添加有机物料后红壤CO2释放特征与微生物生物量动态

 【目的】对不同有机物料施入红壤后CO2释放特征及几种形态碳、氮变化进行了观测,并分析其相互关系,以阐明添加有机物料后红壤中CO2释放量及几种碳、氮形态的变化特征。【方法】采用室内恒温培养试验,向红壤中添加5种有机物料（猪粪、牛粪、鸡粪、玉米秸秆和小麦秸秆）,培养期间定期采样分析红壤CO2释放量及土壤微生物量碳、氮（SMBC、SMBN）的动态变化。【结果】添加有机物料后,各处理CO2释放速率在培养前期较高,在培养18-20 d后基本趋于稳定。整个培养期间,土壤CO2-C的累积过程符合一级反应动力学方程。添加不同有机物料后红壤CO2潜在释放量从高到低顺序为：小麦秸秆（1.51 g•kg-1）＞玉米秸秆（1.38 g•kg-1）＞猪粪（0.89 g•kg-1）＞鸡粪（0.78 g•kg-1）＞牛粪（0.50 g•kg-1）。添加几种有机物料后红壤CO2释放量存在显著差异,秸秆类有机物料分解释放CO2量相当于动物有机肥的2倍以上,其中小麦秸秆最高,牛粪最低,且有机物料分解释放CO2量与SMBC、SMBN、土壤可溶性有机碳（WSOC）和有机物料C/N呈显著相关。【结论】等碳量的有机物料施入红壤后能显著提高土壤CO2的释放速率和释放量,且土壤CO2释放量与土壤微生物量、可溶性碳和有机物料的C/N紧密相关。添加有机物料处理,土壤微生物生物量和碳源、氮源的有效性较高,有利于土壤养分的转化和释放。     

寒地玉米秸秆还田条件下土壤CO_2排放与土壤温度的关系

为探讨寒地玉米秸秆还田条件下土壤CO_2排放规律,研究不同秸秆还田方式下农田土壤CO_2与耕层土壤温度的关系,采用静态箱法测定了不同秸秆还田方式下寒地黑土区春玉米生长季土壤CO_2排放及土壤温度的变化情况。结果表明:玉米生育期土壤CO_2排放量与土壤温度均呈现明显的季节变化,春季及秋季CO_2排放通量小、土壤温度低,而CO_2排放峰值及土壤温度最高值均出现在夏季,不同土层土壤温度在6月末达到最高值,而排放峰值出现在7月末至8月初;秸秆还田的排放通量显著高于不还田处理。对二者进行指数方程拟合,发现秸秆不还田条件下土壤CO_2排放与土壤温度的相关性要高于秸秆还田处理;在5~25cm耕层范围内,随着土层深度的增加,土壤CO_2排放与土壤温度的相关性逐渐增加,且10、15、20、25cm四个层次的相关性显著高于5cm土层,表明10~25cm土层的土壤温度变化能够更好地表述黑土农田CO_2排放通量的变化趋势。     

中国二氧化碳排放与经济发展的均衡分析

运用协整理论和误差修正模型,对1978～2008年中国二氧化碳排放与国民生产总值的年度数据进行分析。实证表明,中国二氧化碳排放与国民生产总值存在协整。检验结果显示,GDP是中国二氧化碳排放单向Granger原因,GDP的增长导致中国二氧化碳排放的增加。从短期来看,中国二氧化碳排放与国民生产总值呈现正相关关系,而且修正速度适中。     

测定时间对黑土区CO_2和N2_O排放通量的影响

[目的]探讨测定时间对黑土区CO2和N2O排放通量的影响,确定排放通量的最佳测定时间,以期为黑土区农田温室气体减排提供科学依据。[方法]以黑土区长期肥料定位试验为平台,采用静态箱式法研究了小麦3个关键生育期(抽穗期、灌浆期和成熟期)CO2和N2O排放的日变化动态,揭示不同测定时段黑土区CO2和N2O排放通量的差异。[结果]土壤CO2和N2O排放通量日变化较大,变化范围分别为CO2 206～552 mg/(m2.h)和N2O 51～295μg/(m2.h)。在不同生育期CO2呈单峰曲线变化,峰值出现在中午12:00,峰谷出现在凌晨3:00;N2O排放通量在抽穗期白天较小,而夜间排放量大。如果不考虑小麦生育期对CO2和N2O排放通量的影响,测定CO2排放代表性时间段在6:00～8:00或16:00～21:00;测定N2O时间段在8:00～10:00或16:00～21:00;若同时测定CO2和N2O排放通量,最佳测定时间在16:00～18:00。若在通常的观测时间9:00～12:00进行观测,CO2和N2O的较正系数分别为0.81和0.90。[结论]该研究结果为黑土区农田温室气体减排提供了科学依据。     

陕西关中农田温室气体减排潜力分析

为分析陕西关中地区测土配方施肥项目减少温室气体排放的潜力,以陕西省CDM项目中渭南市临渭区测土配方施肥项目为例,采用IPCC2006中N₂O排放量计算方法和测土配方施肥固碳减排计量方法指南中土壤碳储量计算方法,从氮肥施用、土壤碳固定,农作物产量改变3个方面对该地区测土配方施肥项目温室气体减排潜力进行综合分析和估算。该项目共涉及临渭区3个乡镇17个项目村,共计农田面积2 818.89 hm。结果表明：测土配方施肥的使用,不但可以减少氮肥施用量,提高农作物产量,增加土壤碳储量,而且能够减少农田温室气体的排放。项目实施后,每公顷农田每年可减少温室气体排放1 206.93~1 484.18 kg CO₂当量,项目年温室气体减排量为3 660.95 t CO₂当量。     

生物质炭输入对土壤有机碳库和CO_2排放的影响研究进展

由于生物质炭的碳化学结构主要以芳香碳为主,具有高度的生物化学和热稳定性,可长期保存于土壤中而不被土壤微生物所分解,因此其在增加土壤碳库容量、稳定土壤有机碳库以及维持土壤碳平衡方面发挥着重要作用。本研究综述了生物质炭输入对活性有机碳、腐殖质特性以及有机碳矿化特征的影响,较详细地分析了生物质炭输入对土壤CO_2通量的影响效果及其机制,最后展望了该方向今后的研究重点。     

我国碳排放研究现状的文献计量分析

运用文献计量学方法考察1989~2010年公开发表在CNKI、维普和万方三大数据库的我国碳排放研究文献,较为系统地分析我国碳排放研究发文年度分布、期刊分布、高产作者及引文分布等问题,同时通过关键词统计分析,初步揭示出碳排放研究的新方向。     

北疆绿洲农田夏季土壤CO_2排放特征初步研究

利用英国PP-system土壤呼吸测定仪对北疆典型绿洲农田作物棉花、小麦与玉米生态系统的土壤CO2释放日变化进行了研究。结果表明,小麦、玉米和棉花生态系统的土壤CO2排放均具有明显的日变化规律,均为午前大于午后,且小麦与玉米生态系统土壤CO2排放呈平缓曲线,棉花生态系统土壤CO2释放曲线变化较为剧烈;从土壤CO2排放总量来看,夏季日棉花生态系统的土壤排放总量最大,为30.98g CO2/（m2.d）,其次为小麦和玉米生态系统,分别为8.04g CO2/（m2.d）和23.92g CO2/（m2.d）;土壤CO2排放与气温呈明显正相关,相关系数为0.339 6。