不同土地利用方式下三江平原东北部土壤有机碳和全氮分布规律

利用在全国采集的1400个典型农田剖面数据(其中在此研究区域有53个剖面),系统分析了不同土地利用方式下三江平原东北部土壤有机C和全N的分布规律。三江平原东北部典型农田0～20cm土壤有机C和全N的平均含量是22.7g/kg和1.84g/kg,20～100cm平均含量为13.0g/kg和1.08g/kg,不同土壤类型和种植作物下土壤有机C和全N分布没有显著性差异(p0.05)。与第二次土壤普查时三江平原东北部典型剖面土壤有机C和全N数据进行比较发现,0～20cm有机C和全N含量呈现下降趋势,而20～100cm呈现增加趋势。     

长期施肥处理对玉米生长期潮土微生物生物量和活度的影响

以1989年建立的中国科学院封丘农田生态系统国家试验站的长期定位试验为平台,研究经18a连续不同施肥处理后玉米季土壤微生物生物量碳氮和微生物活度的动态变化及其与土壤有机碳之间的相互关系,并探讨施肥措施对土壤微生物及其活性的影响。施肥处理包括:(1)有机肥(OM);(2)1/2化肥和1/2有机肥(1/2OM+1/2NPK);(3)氮磷钾肥(NPK);(4)氮磷肥(NP);(5)磷钾肥(PK);(6)氮钾肥(NK);(7)不施肥,即对照(CK)7个处理。结果表明,微生物生物量碳氮和微生物活度在玉米生长期内均有明显的时间变异性,其中微生物生物量碳与微生物活度的动态变化比较一致,其间的极显著相关关系表明潮土微生物生物量碳的变化可以在很大程度上代表土壤微生物活度的变化。施肥制度显著影响微生物生物量碳氮和微生物活度的变化,总体趋势为OM1/2OM+1/2NPKNPKNPPKNKCK,表明OM有利于保持土壤的生物化学环境及促进土壤的生物学活性;与OM处理相比,化学肥料的长期施用有降低土壤微生物生物量和微生物活度的趋势,尤其是缺素处理的表现更为明显,其中以缺磷处理的表现最为严重。土壤微生物生物量碳氮、微生物活度与土壤有机碳变化均呈极显著正相关。     

互花米草厌氧发酵渣活性炭的制备表征及吸附性能研究

利用废弃物互花米草厌氧发酵渣为原料,以H3PO4为活化剂,于N2保护下,在不同的活化温度（400~700℃）和剂料质量比（0.5~3.0）条件下制备活性炭,以低温液氮（N2/77.4 K）吸附测定活性炭的比表面积、孔容及孔径分布,以FTIR、pHPZC测定分析活性炭表面化学性质;以亚甲基蓝为特征污染物,考察所制备的活性炭成品的吸附能力。结果表明,随着剂料质量比的增大,活性炭孔径分布变宽,中孔所占比例增大;在所考察的活化温度范围内,活性炭N2吸附容量大小与BET比表面积呈现相同的趋势。活化温度为500℃、剂料质量比为2.0条件下所制备的活性炭对亚甲基蓝的吸附性能良好,最大吸附容量可达243.90 mg.g-1,符合Langmuir吸附等温模型。亚甲基蓝Langmuir最大吸附容量与活性炭BET比表面积存在一定的线性关系。该活性炭制备方法为互花米草厌氧发酵渣的综合利用找到了新的途径。     

废弃农耕地自然演替过程中微生物群落与土壤特性间的关系

The changes of microbial biomass carbon (MBC) and nitrogen (MBN) and microbial community in the topsoil of the abandoned agricultural land on the semi-arid Loess Plateau in China during the natural succession were evaluated to understand the relationship between microbial community and soil properties. MBC and MBN were measured using fumigation extraction, and microbial community was analyzed by the method of fatty acid methyl ester (FAME). The contents of organic C, total N, MBC, MBN, total FAME, fungal FAME, bacterial FAME and Gram-negative bacterial FAME at the natural succession sites were higher than those of the agricultural land, but lower than those of the natural vegetation sites. The MBC, MBN and total FAME were closely correlated with organic C and total N. Furthermore, organic C and total N were found to be positively correlated with fungal FAME, bacterial FAME, fungal/bacterial and Gram-negative bacterial FAME. Natural succession would be useful for improving soil microbial properties and might be an important alternative for sustaining soil quality on the semi-arid Loess Plateau in China.     

河南省农业碳排放时空分异、影响因素及趋势预测

[目的]研究河南省农业碳排放时空演化特征及驱动机制,预测未来10 a农业碳排放变化趋势,以期制定农业固碳减排方案,促进农业低碳绿色转型。[方法]基于碳排放公平性评价模型、地理探测器及GM(1,1)模型,分析河南省农业碳排放的时空演化特征、驱动因素及发展趋势。[结果](1)研究期内河南省农业净碳排放量呈逐年减少趋势,且表现为西南高、东北低的特征。碳源方面,畜牧业碳排放占据较大比例,且以牛、羊、猪碳排放为主。碳汇方面,小麦、玉米和蔬菜对碳吸收的贡献较大。(2)农业碳排放生态承载系数呈北部、南部高,西部低的格局,经济贡献系数呈东南高,西南低的特征。(3)农业从业人口、农村居民人均可支配收入、农业机械总动力、财政教育支出是农业碳排放空间分异的关键因素,且各因子交互作用较强。(4)2021—2030年河南省农业净碳排放量持续下降,预计全省在2029年可实现农业碳中和目标。[结论]未来应加强科普宣传,积极推广低碳农业生产技术,提高农业资源综合利用效率。同时,各地应注重系统整合,加强区域协作,实现农业碳减排区域一体化。     

2000-2020年河南省土地利用强度与碳排放脱钩关系

[目的] 测度土地利用碳排放效应,探索土地利用与碳排放之间的脱钩关系,进而揭示土地利用变化的碳排放规律,为制定资源保护和生态文明政策提供科学依据。[方法] 以中国农业典型生产中心地区、中国人口大省——河南省为研究区域,基于近20 a间土地利用现状遥感监测数据,从县域尺度研究土地利用碳排放和土地利用强度的时空格局演变特征,并借助于脱钩分析的理论框架来检测它们之间的脱钩关系。[结果] ①在研究期间,碳排放呈现出明显的空间异质性。豫中地区、豫北地区碳排放水平明显高于其他区域;平原地区和大城市周边地区的碳排放明显高于山区和丘陵地区。②研究期间土地利用强度持续增加,豫中地区土地利用强度明显高于豫南地区,而豫北地区土地利用强度分布表现出明显的空间集聚现象。③研究期间土地利用强度和碳排放二者的主要关系类型为扩张负脱钩和强脱钩,需要从资源高消耗、高碳排放的双高模式不断向资源低消耗、低碳排放的低碳发展模式转变。[结论] 不同阶段、不同地区在土地利用强度与碳排放之间的脱钩关系程度方面有着明显差异,应采用差异性管控政策,促进生态环境保护和经济发展之间形成协调稳定的发展关系。     

哈尔滨市绿色空间碳储量多情景模拟

[目的] 预测黑龙江省哈尔滨市未来绿色空间格局碳储量,分析绿色空间变化对碳储量的影响,为双碳政策下哈尔滨市绿色空间规划提供决策依据。[方法] 基于2010,2020年哈尔滨市绿色空间土地覆盖数据,将双碳产业驱动因子引入FLUS模型预测2030年不同情景的绿色空间土地覆盖变化,利用InVEST模型测算2010,2020,2030年碳储量,比较分析碳储量时空变化规律,探讨绿色空间对碳储量的影响。[结果] ①将双碳产业因子引入FLUS模型后,较原模型的kappa系数提高了1.30%,均方根误差减少了0.21%,改进后的模型模拟精度更高。②2010—2020年,碳储量呈下降趋势,共减少了5.14×10⁶ t,耕地的减少是造成碳储量损失的主要因素。地上生物量碳库和土壤碳库碳储量最多,占总碳储量的88.52%。③2030年自然发展、生态保护和经济发展情景下的碳储量分别为2.58×10⁹,2.58×10⁹,2.58×10⁹ t,同2020年相比均呈下降趋势,其中生态保护情景的下降速率最慢,是自然发展情景下的0.12倍。[结论] 未来应加强生态保护修复措施,减少耕地和林地面积流失,控制非绿色空间的扩张,提高哈尔滨市域碳储量。     

基于InVEST模型的四川省宜宾市2010—2020年碳承载力评价

[目的]探究城市碳承载力基底,为城市“双碳”目标实现和低碳发展提供科学支撑。[方法]基于2000,2005,2010,2015,2020年四川省宜宾市土地利用数据,通过InVEST模型测度了宜宾市生境质量和碳储存量,构建了宜宾市碳承载力评价指标体系,对宜宾市的碳承载力水平进行深度地分析研究。[结果]宜宾市碳承载力呈现“先提升,后下降,再提升”的变化特征,2000,2005,2010,2015,2020年宜宾市碳承载力得分分别为0.525 4,0.606 1,0.506 4,0.385 3,0.553 4。生境退化程度持续加深,生境质量指数呈现“先提升,后下降,再提升”的变化特征。碳储存量指数持续上升,碳储存速率持续下降。宜宾市碳承载力复合系统由2000年的失调状态逐渐转变为2020年的中级协调。[结论]宜宾市碳承载力水平整体处于上升趋势,但局部地区碳储量和生境质量下滑较为严重。     

黄河流域碳生态安全水平空间格局与动态演进

[目的] 分析中国重要的“能源流域”黄河流域的碳生态安全水平空间差异与动态演进,客观反映黄河流域碳生态安全现状及其演变趋势,为碳生态安全格局优化提供参考。[方法] 在驱动力—压力—状态—影响—响应(DPSIR)分析框架下构建黄河流域碳生态安全评价指标体系,借助逼近于理想解的排序方法(TOPSIS)评估碳生态安全水平并运用核密度估计法分析时空演变特征。[结果] ①2012—2021年黄河流域碳汇量和碳排放量逐年增加,碳排放量增长速度快于碳汇量。从空间范围看,碳汇量具有“西高东低”的特点,而碳排放量呈“西低东高”的特征。②黄河流域碳生态安全水平逐年提升,由2012的0.356增长到2021年的0.639。在空间分布上,上游地区碳生态安全水平高于中、下游地区,呈现出“上游领先,中游追赶,下游超越”的特征。此外,碳生态安全等级均趋于良好。③基于核密度估计结果,黄河流域区域间碳安全水平差异逐渐缩小,且上游区域内碳生态安全水平差异性下降快于中、下游地区。[结论] 基于黄河流域碳生态安全现状,建议上游地区继续增强碳汇能力,中、下游地区发展附加值高的技术密集型和清洁能源产业,推动GDP绿色增长。此外,应建立碳生态补偿机制,协调解决跨区域碳生态安全问题,提升全流域碳生态安全水平。     

基于InVEST模型的芜湖市固碳能力及影响因子研究

[目的] 研究安徽省芜湖市2011—2021年碳储量时空分布格局,同时探究生态环境因子、地形因子、气象因子和土地利用程度对其固碳能力的影响变化,为芜湖市土地资源管理及绿色农业发展提供参考依据。[方法] 以芜湖市2011,2015,2021年土地利用数据,利用InVEST模型Carbon storage模块定量评估研究碳储量空间分布,探究土地利用程度、地形、气象、土壤侵蚀等因子影响,并根据相关性分析叠加计算碳储量热点区域。[结果] ①近年,芜湖市因土地利用变化碳储量减少了4.14×10⁵ t,呈逐年减少趋势;固碳能力：草地＜耕地＜林地,林地为5 488.97 t/km²且耕地碳储量高达7.39×10⁶ t。②在自然因素中,用地类型、海拔、坡度及土地利用程度是影响碳储量空间分布主要原因,随海拔、坡度升高而逐级缓慢增加,碳储量整体呈“北低南高”分布情况。③在生态环境因素中,碳储量与土壤保持为显著正相关,相辅相成互为协同关系;相反,与土壤侵蚀互为权衡关系。④南部碳储量呈现“高—高集聚”占18.77%,北部为“低—低集聚”仅为2.73%;碳储量热点区域因资源开发利用影响呈逐年减少趋势,优良区域占11.95%,集中于南部山林地带,局部较弱需重点保护管理优化。[结论] 2011—2021年芜湖市固碳总量逐年减少,固碳速率呈现逐年减弱趋势,固碳能力较稳定。芜湖市北部固碳能力相对较弱,可通过土地管理优化以提升其固碳能力。