我国作物生产碳排放特征及助力碳中和的减排固碳途径

作物生产不仅保障了国家粮食安全,也是农业碳排放的主要源,以及碳固定的重要汇。阐明主要农区作物生产碳排放特征,探讨其达峰与中和途径,可以为全国及地方作物生产绿色高质量发展和农业"双碳"目标的战略制定提供重要科学依据。本文基于国家统计数据,比较分析了我国各地区作物生产碳排放特征,探讨了助力碳中和的农田减排固碳途径。2018年我国作物生产碳排放占全国农业碳排放总量45.5%,其中农田甲烷(CH₄)、氧化亚氮(N₂O)以及农用柴油消费的二氧化碳(CO₂)排放分别占农业碳排放总量的22.9%、14.7%和7.9%。从区域排放来看,作物生产碳排放总量和单位播种面积排放量均呈现南高北低特征,其中以华东和华中地区最高,减排潜力大。在作物生产碳排放中,稻田CH₄占50.3%,是减排重点。我国作物生产碳排放总量于2015年出现峰值,之后呈现下降趋势,这与水稻播种面积、农田氮肥用量和农用柴油消费等减少趋势相一致。可见,如果我国农产品进口不受显著影响,作物生产碳排放已经呈现达峰趋势。情景推算发现,仅靠农地土壤固碳很难实现作...     

云南省农田生态系统碳足迹及其特征分析

为指导云南省农田生态系统碳减排措施的合理制定，以《省级温室气体编制指南(试行)》为依据，研究了云南省2008—2020年农田生态系统碳排放当量、碳汇以及碳足迹的演化特征，提出了未来农业发展减排固碳的主要措施。基于2008—2020年云南省农田生产投入、作物种类及产量等相关数据，运用碳足迹分析方法对云南省农田生态系统的碳排放当量与碳吸收量进行系统性分析。结果表明：一方面，农田生态系统少量的CH₄、N₂O等温室气体排放不容忽视，云南省农田生态系统的直接碳排放量、氧化亚氮碳排放当量以及甲烷碳排放当量成为农田温室气体排放最为主要的3个因素。另一方面，2008—2017年云南省温室气体碳排放当量逐年增加，随后呈逐年递减的变化趋势，当量碳排放强度呈波动式变化，其中秸秆焚烧、化肥降解以及柴油燃烧为主要的直接碳排放源，N₂O、CH₄为主要的当量碳排放源；碳吸收强度呈波动式变化，作物中的玉米和甘蔗碳吸收量远大于其他农作物，是主要的固碳源，蔬菜和瓜类具有一定的增汇潜力，农作物有从粮食作物向经济作物转变的趋势；碳足迹呈先...     

农田土壤有机碳库研究述评

农田土壤作为陆地生态系统的重要组成部分,是受人为活动干扰严重但又可在较短时间内调节的碳库,在全球碳循环中占据着非常重要的地位。深入探讨分析农田土壤有机碳库及其影响因素对全球生态系统碳平衡以及农田土壤利用的可持续性都具有十分重要的意义。笔者以农田土壤有机碳库基本问题为核心,对国内外有关农田土壤有机碳库的分类与组成、有机碳固定潜力以及有机碳固定影响因素的研究进展进行了总结。最后指出今后的重点研究方向包括全球不同地区农田土壤有机碳的固定周转机制、有机碳固定潜力,农田土壤有机碳库受各种因素的影响程度,农田土壤碳循环过程与地球表层过程的耦合机制以及如何设计合理有效的农田管理措施以达到最大的固碳潜力等几个方面。     

农业措施对农田土壤碳影响研究进展

温室气体排放引起的气候变化等一系列环境问题,对人类的生存环境存在着潜在的威胁,如何减少温室气体排放成为了当前的热点问题。大量的研究表明耕地具有巨大的固碳潜力,如何通过合理的农业措施使耕地成为有效的碳汇成为农业生态学研究的焦点。本文对近年来各种农业措施,如耕作方式,施肥措施,种植制度等对于土壤碳固定的影响的研究进行了全面的综述,总结了当前的农业土壤固碳研究现状,分析了不同农业措施对于土壤固碳效应的影响及其机理,及目前研究中存在的问题,总结了未来研究中需要加强和深化的方向,并对未来的研究方向提出建议。以期能够为将来的研究及农业固碳提供一些帮助。     

中国西南地区土壤有机碳研究现状与展望

土壤有机碳是反映土壤肥力和评价土壤质量的重要指标,同时对环境的可持续发展发挥着重要作用。文章主要从土壤有机碳库及碳储量、西南地区喀斯特地区土壤有机碳研究、有机碳分组方法的应用等几方面对我国西南地区土壤有机碳的研究现状进行了分析总结,为提升西南地区农田土壤肥力、固碳潜力及农田的可持续利用提供指导及理论依据。     

1980—2020年黑龙江省土地利用碳排放时空分异研究

土地利用碳排放时空分异格局研究对于指导区域实现碳中和目标具有重要意义。本文以1980—2020年黑龙江省遥感影像和能源消耗数据为基础，采用土地利用碳排放计算和碳排放风险指数测算模型，结合土地利用转移矩阵、ArcGIS空间分析等方法，对黑龙江省土地利用现状、碳排放时空格局以及碳排放风险进行分析。结果表明：黑龙江省主要用地类型为耕地和建设用地且面积逐年增加，建设用地是最主要的碳源，林地、草地和水域面积逐年下降，林地是最主要的碳汇。1980—2020年黑龙江省土地利用碳排放量呈现不同程度的上升，在碳源方面，总碳源量呈现出波动上升的变化趋势；在碳汇方面，总碳汇量逐年降低。2000—2020年各市域碳排放总量呈现不同程度的增加，其中2000—2010年增速较快，2010—2020年增速较缓，2000—2020年各市域碳排放空间差异性逐渐显著，风险等级逐年升高。依据相关分析结果，本文期望为黑龙江省低碳土地利用模式和碳减排政策提供参考，为中国“双碳”目标的实现提供决策支持。     

不同尺度土壤有机碳空间分布特征研究综述

土壤有机碳库是陆地生态系统中最大的碳库。本文从土壤团聚体、土壤剖面、区域及全球尺度上对土壤有机碳分布特征进行了综合论述。土壤新增加的有机碳主要是被固定在?0.01mm的团聚体中,农业管理实践影响到有机碳在土壤中的分布格局;中国大陆土壤有机碳储量大约介于80Gt~100Gt之间,土壤有机碳分布具有高度的空间变异性,受气候、植被和土壤类型影响,区域差异明显,其总趋势是东南区大于西北干旱区;而全球土壤有机碳分布特征存在很大争议,主要是碳源/汇的大小和位置存在不确定性。     

中国典型农业生态系统的固碳减排现状、影响因素及减排措施

农业生态系统既是温室气体的重要贡献者之一,也是固碳端,在固碳减排上发挥着重要作用。在“碳达峰”和“碳中和”的背景下,农业生态系统的固碳减排潜力巨大。本文主要综述了中国典型农业生态类型中主要温室气体的来源、固定途径及其影响因素,讨论了农业生态系统固碳减排的现有研究成果、减排潜力以及存在问题,总结了推动整个农业生态系统固碳相关领域的研究,展望了新的研究方向和探索途径。为中国进一步固碳减排、农业可持续发展,尽快实现“双碳”目标提供重要理论参考。     

耕作方式对土壤团聚体微生物及有机碳矿化的影响研究进展及展望

农业碳排放约占全球年均总排放量的25%，为实现中国2060年碳中和的目标，农业对CO₂的吸收与排放需达到自然平衡。土壤有机碳(SOC)矿化是具有碳降解功能的微生物分解SOC为作物生长提供养分，向外界释放CO₂等温室气体的生物化学过程。农田SOC矿化与作物养分供给、CO₂形成和排放紧密相关，但SOC矿化受多种因素影响。土壤耕作是驱动农田土壤碳固定的关键因素，耕作方式对SOC的影响是农业生态系统碳循环研究的重要内容。土壤不同粒径团聚体被视为微生物碳矿化产生CO₂的生化反应器，SOC的矿化分解离不开其对微生物以及对应酶的利用。可见，耕作方式通过直接作用改变土壤团聚体结构，进而改变土壤中的微生物类群，最终对SOC矿化产生影响。就此归纳总结了关于耕作方式、土壤团聚体及关联土壤微生物对农田SOC矿化的影响，以期从改良土壤团聚体结构入手，减少农田SOC矿化，为中国实现“双碳”(碳达峰、碳中和)目标提供理论支撑。     

陕西省耕地利用碳源/汇时空差异分析

为了定量测度陕西省耕地利用的碳源/汇情况,为陕西省土地利用碳减排工作提供参考,笔者分别从时间和空间上对陕西省2000-2007年耕地利用碳吸收量、碳排放量进行测算,并利用耕地碳汇基尼系数进行分析。结果表明：（1）2000-2007年陕西省耕地利用整体上表现为碳汇,年均碳汇量为815.83万t;（2）研究期内陕西全省耕地碳汇量呈关中最大,陕南次之,陕北最小的分布格局;（3）对耕地碳汇基尼系数按区域分解表明,陕西省不仅整体上表现为耕地碳汇能力的增强,且3大区域内部也表现为碳汇能力的增强,耕地利用存在一定的碳汇优势,但与沿海地区相比还存在较大差距。     

基于统计资料的桑园碳汇估算模型的构建——以四川省为例

针对当前桑园基础资料相对缺乏而限制了桑园碳汇评估的客观现实,本研究以统计资料较为完整的蚕茧产量数据为基础,在假设四川地区所有桑园都采用片叶育进行养蚕的前提下,提出了基于统计资料的桑园碳汇估算模型（mulberry garden carbon sequestration estimation model,MCSD,以下简称：本研究模型）。本研究以森林生态系统碳储量计量指南的灌木模型（shrub model of the forest ecosystem carbon storage measurement guide,SMFC,以下简称：对照模型）为对照,对比了两者在计量2000—2018年四川省桑园桑树碳汇贡献的差异。结果发现：（1）本研究模型估算出四川桑园桑树年均碳密度为10.13 t/hm²,折算出四川桑园2018年碳储量为142.39万t。（2）桑叶和桑枝作为桑园碳汇的主要来源,其碳汇量分别占桑园总碳汇量的44.44%和26.65%。（3）以2000年为基准,本研究模型估算出2000—2018年间四川桑园的碳储量累积达1636.25万t。（4）到2018年,桑叶和桑枝的累积碳汇贡献分别占比60.94%和36.55%。（5）而对照模型的计算结果比本研究模型低了10.73%,且未考虑桑叶收获年和收获量的问题,不能全面地反映桑园的累积碳汇贡献。桑园碳汇评估是实现中国“碳达峰”和“碳中和”目标不可或缺的一个重要内容,本研究结果对于未来标准化评估中国不同地域不同利用方式下桑园生态系统碳汇效应提供了参考。     

不同施氮水平下玉米农田土壤呼吸及碳平衡研究

氮肥施用是影响农田碳源汇的关键因素,定量评估不同氮肥施用下农田土壤呼吸和碳平衡对于保障土壤地力和调控生态环境碳排放均具有重要意义。笔者利用野外管栽模拟和田间定位试验,研究不同施氮水平下玉米生长季农田的土壤呼吸速率动态变化,并在此基础上解析了农田生态系统的碳平衡状况。结果表明:不同氮肥水平下农田玉米生物量(地上部和根系)固定有机碳量为5660.71~8106.00 kg C/hm2;土壤呼吸释放的总碳量为9209.04~16510.40 kg C/hm2之间,裸地微生物呼吸释放的总碳量为2827.36~6951.68 kg C/hm2之间。玉米生长季中根系呼吸量对土壤总呼吸量的贡献分别为57.9%~69.3%之间。在玉米种植条件下,不同生育期的碳平衡发生了显著变化。在拔节期,不同处理下净生态系统生产力(NEP)均为负值,表现为大气CO2的源;在玉米抽雄期和成熟期,不同处理下NEP均为正值,表现为大气CO2的汇,不同施肥水平下碳汇的程度不同。从不同施氮水平来看,NEP值在不同的生育期随施氮水平增加的变化趋势不同,在拔节期提高氮肥的施用水平,NEP值显著低于不施氮处理,在抽雄期和成熟期提高氮肥的施用水平,NEP值高于不施氮处理。     

土壤有机碳库及其影响因素的研究进展

土壤有机碳库及其影响因素的研究,对于增强人类对土壤碳库的控制、改善全球碳循环具有重要的意义。笔者通过对国内外土壤有机碳库研究结果进行综述,从自然因素和人为因素2方面分析了外界条件对土壤有机碳库影响的作用及机理,针对土壤有机碳库及其影响因素的不确定性和复杂性,探讨了目前土壤有机碳库研究中存在的难点和瓶颈问题,展望了土壤有机碳库的研究前景。为增强人类对土壤碳库的控制,科学合理开发利用土地,减少环境负面效应,确保农业粮食安全,提供理论指导和现实依据。     

充分发挥茶园碳汇功能，促进茶叶低碳生产发展

在全球气候变化已引起世界各国关注的今天,发展低碳经济,采用可持续的低碳农业技术措施发展低碳农业,是解决气候变化与经济发展矛盾的有效途径。本研究介绍了茶园碳汇功能：茶树生长对空气中CO2的固定和茶园土壤碳库对有机碳的富积和保存。总结中国茶叶生产实践和茶叶科学研究过程中形成的低碳茶叶生产技术：因地制宜合理规划、合理开垦防止烧山垦园、合理密植因缺补缺、平衡施肥促进茶树无机有机物质循环过程的进程、立体栽培增加茶园生物多样性、免耕或减耕减少土壤碳排放、增施有机肥提高土壤C/N率等;提出提高茶农对低碳的认识、建立茶叶低碳生产示范园区、加强对茶叶生产低碳技术的研究、大力发展有机茶、政府政策导向支持等促进茶叶低碳生产发展建议。采用低碳生产技术,挖掘茶园生态系统的碳汇能力,增加茶园系统碳储量,必将对减少温室气体排放做出重大贡献。     

河北省柏乡县土地整理项目的碳排放效应研究

为研究土地整理项目中的碳排放效应,明确土地整理的碳排放及其测算方法,分析土地整理碳减排潜力,以河北省柏乡县固城店镇土地整理项目区为研究区域,基于能源消费及土地利用变化,采用IPCC清单法,分析土地整理施工工程中包含土地平整工程、灌溉和排水工程、田间道路工程以及农田防护工程4个方面的碳排放及区域土地利用变化导致的碳排放。结果表明：柏乡县土地整理项目能源消费导致的碳排放总量为469.77 tC,土地平整工程的碳排放比例最大,高达78.44%,田间道路工程及灌溉和排水工程分别占15.69%,5.86%。从单位投资额碳排放量和单位投资比率的碳排放比例上看,田间道路工程和灌溉与排水工程投资的生态效应优于土地平整工程。柏乡县土地整理导致的土地利用变化使得区域土壤和植被碳储量增加了748.58 tC,其中未利用土地的碳储量变化最大。土地利用结构调整后增加的碳储量是整个施工过程中的碳排放量的1.59倍。柏乡县土地整理后项目区碳储量增加了278.81 tC,表现出碳汇效应。研究结果表明,为了降低土地整理的碳排放量,应当减少土地平整工程量,提倡使用清洁型燃料,并优先考虑碳密度较低的地类作为耕地来源,并在耕种过程中减少化肥和农药施用量,提高耕地产能。     

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 通过对四川省温江、双流两地不同设施种植年限土壤中微生物数量及其生物量碳的研究，结果表明，不同设施种植年限大棚土壤中的微生物数量是露地的1.63~3.50倍，且大棚土壤中好气性微生物总数随种植年限的增加有逐渐降低的趋势，三大微生物数量占微生物总数的比例中，细菌表现为随设施种植年限的增加而增加；放线菌和真菌表现为下降；露地土壤微生物多样性指数分别是设施年限为1a、2a和4a的大棚土壤的1.29倍、2.28倍和3.45倍，前者明显高于后者。随设施年限的增加，土壤微生物生物量碳、有机碳及微生物对有机碳的利用率都表现     

海河流域农田林网碳储量及其潜力评估

海河流域是中国农田林网建设的主要地区之一,准确评估海河流域农田林网的碳储量及其潜力对区域碳汇核算有重要意义。笔者基于高分辨率遥感影像、海河流域耕地面积和林网内速生杨生物量的实测数据,构建了适用于农田林网碳储量及潜力评估的方法。结果表明,当前海河流域农田林网碳储量为（0.97~1.55）×106 t,年累积量为（0.13~0.21）×106 t/a;如果适宜的田间道路全部建成林网,则碳储量可增至（4.71~7.53）×106 t,相应的年累积量为（0.63~1.01）×106 t/a。海河流域农田林网碳储量巨大,且仍有较大建设潜力,加强农田林网管理和建设水平,对于增加区域生态系统碳汇,开辟农业区固碳增汇的新途径具有重要意义。     

云南省森林碳汇现状与潜力分析

分析云南省及其各州(市)碳储量以及碳汇价值现状，基于云南省第4次森林资源二类调查资料，采用IPCC法，对云南省乔木林生物量进行估计；基于林龄结构构建AS指数，评估云南省及其各州(市)森林碳汇潜力。结果表明：云南省乔木林碳储量为1433.60 Tg，碳汇价值为11180681.55×10⁴元；乔木林生物量与碳储量主要集中在云南松、栎类、其他阔叶树等；各州(市)中碳储量主要集中在是普洱市、迪庆州等滇西部地区，云南省碳储量总体呈现西高东低的态势；林龄结构呈现单峰右偏分布特征。云南省的AS指数为1.15，林分较为年轻，森林生产力旺盛，森林生物量呈增长趋势，森林碳汇潜力大。     

河北省土地利用结构碳效应评价

[目的]不同的土地利用结构决定了人类能源活动强度和碳源碳汇的增减量,为了实现低碳发展,进行土地利用结构碳效应评价。[方法]以河北省为例,利用中国能源统计年鉴和河北省经济年鉴的相关数据,运用统计分析法和定性定量分析等研究方法,采用ARCGIS软件制图,对不同土地利用结构的碳源和碳汇进行了研究,从时间和空间两个角度进行研究,对2006-2015年河北省各种土地利用类型的碳排放效应以及各市的碳排放空间分布情况进行综合评价。[结果]分析结果表明,河北省碳排放效应时空差异较大,碳排放相对较高的地区主要集中在唐山市、石家庄市、邯郸市。[结论]通过研究河北省碳排放现状,从能源消费结构、产业布局结构、土地利用结构等方面,提出河北省低碳可持续发展建议。研究成果对河北省的低碳发展具有重要的理论研究意义。     

烟田生态系统碳收支研究

农业生态系统碳平衡对评估陆地生态系统的源和汇具有重要意义,针对烤烟生长及管理的特殊性,研究烟田生态系统碳收支,为提升烟田管理及农业碳汇估算提供依据。本研究以定位试验为平台,以单施化肥处理为研究对象,于2015—2017年观测了烤烟生长季的碳收支。研究结果表明,烤烟生物量平均为(5832.10±537.32) kg hm?2;烟株碳含量平均为(42.14±0.05)%,累积固碳量为(2459.25±233.78) kg hm?2。烤烟根系碳占烟株碳比例较高,平均为24.94%。烤烟生长季湿沉降碳达到了115.32 kg hm?2,干沉降碳量为6.54 kg hm?2,两者占根系碳的20.01%。烟生长季碳输出总量为2464.98kghm?2,其中CO2排放碳占碳支出的98.99%,径流损失碳占支出的0.76%,淋溶损失碳占支出的0.25%。烟田生态系统对大气而言是弱碳汇,碳汇量116.13kghm?2。虽然烤烟固碳总量相对较低,但其根系对土壤碳贡献却相对较高。