青藏高原东缘生态过渡带碳中和评估与预测

青藏高原东缘生态过渡带是我国重要的生态功能区和碳库,对该区域碳中和的评估和预测对于中国乃至亚洲的碳排放管理具有重要意义。基于率定的CASA模型估算了2001-2019年青藏高原东缘生态过渡带栅格尺度碳汇量,结合中国碳排放数据库分析近20年碳排放时空演变规律;然后,采用STIRPAT模型和岭回归建立碳排放与人口等6个社会经济指标的弹性关系,并讨论库兹涅兹曲线对碳排放的影响。之后采用情景分析法,设计包括绿色发展等5种不同经济发展情景预测研究区2020-2060年碳排放变化特征;最后,提出假性碳中和并进行定义,结合GM （1,1）模型预测所得碳汇量,探究青藏高原东缘生态过渡带净碳汇量未来不同情景演变趋势,预测与评估不同发展情景研究区碳中和状况。结果表明：研究区碳汇量在2001-2019年间呈波动缓慢上升趋势,研究区碳汇量东南部高西北部较低;而碳排放量增长速率迅速,于2019年达到108Mt左右,是2001年的3.07倍;近20年,研究区碳汇量均大于碳排放量,但二者差距呈减少趋势。STIRPAT模型岭回归系数表明,研究区内存在城镇化率环境库兹涅兹曲线（EKC）效应,随着城镇化率的提升,区域碳排放呈先增加后减少趋势,而对于富裕度无显著EKC效应;在6个影响因素中,人口变量对碳排放的影响最显著,每增加1%的人口,碳排放将增加1.03%左右;在预测的五种不同发展情景中,可持续发展情景（ST）与基准情景（BL）、节能情景（ES）与绿色发展情景（GD）分别在2050年、2040年实现碳达峰,碳达峰时间随着能耗的减少逐渐提前。粗放情景（ETS）在2060年仍未实现碳达峰,并且其碳排放将于2040年左右超过碳汇量,而其余四种情景预测2020-2060年碳汇量始终大于碳排放量,但其净碳汇量均呈先减少后增加的趋势。因此,青藏高原东缘生态过渡带具有较强固碳能力,但如采用不加管制的发展模式,其碳汇量将无法抵消其碳排放量。因此,在规划发展模式与保护生态的同时,应重点控制人口、畜牧业等因素,提高人民与产业的节能减排意识。     

基于固碳服务供需视角的河南省碳平衡研究

土地利用变化影响陆地系统碳循环过程。在实现碳中和目标的背景下,分析区域碳平衡,优化土地利用结构具有现实意义。以河南省为例,以1 km网格为单元,应用InVEST碳固存模块、IPCC碳排放核算、人口密度法等方法,研究1995、2005、2015年区域碳平衡的时空变化。结果表明,研究区固碳服务的供需量与土地利用类型密切相关。固碳服务的供需在空间存在错配关系,即需求高的地区通常具有较低的供给。研究时段内,研究区的总碳固量逐年下降,总碳排放量逐年增加,研究区碳平衡表现为整体向好,局部恶化的情况。在碳平衡分析的基础上提出了空间优化利用建议,可为未来国土空间规划碳平衡目标的实现提供参考。     

渭河流域生态系统服务权衡优化研究

研究生态系统服务之间以及与土地利用类型之间的复杂关系,进行生态系统服务导向下的土地利用优化,对实现社会经济与生态保护协调可持续发展具有重要的意义。以渭河流域关中-天水经济区段(简称关天段)为研究对象,在子流域尺度估算了2000—2013年的生物多样性、固碳和产水3种生态系统服务量,定量化研究彼此之间的权衡和协同关系;并利用CA-Markov模型预测2050年土地利用变化情景,以此测算未来情景下的生态系统服务并引入生产可能性边界(PPF)方法,进行权衡与协同分析,探究2050年最优生态系统服务下的土地利用格局。研究得出:(1)2000—2013年研究区的总产水量呈增加趋势。秦岭与六盘山地区总固碳量较大,生物多样性质量较高;而关中平原地区人口和城市分布较多,固碳能力较差,生境退化度普遍较高。(2)固碳与生物多样性之间呈现协同关系,而产水与生物多样性和产水与固碳之间均表现为权衡关系。(3)绘制了2050年的生态系统服务下的最优帕累托效率曲线,并进一步进行权衡协同分析,得到相对应的土地利用优化图。将生态系统服务及权衡需求纳入到土地决策和优化管理过程中,将有助于研究区的生态,社会和经济达到共赢状态。     

浙江省土地利用变化对生态系统固碳服务的影响及其预测

明确土地利用变化对生态系统固碳服务的影响对于探索基于自然的碳中和解决方案至关重要。以浙江省为研究对象,运用InVEST模型和FLUS模型,分析2000—2021年土地利用变化及其对生态系统固碳服务的影响,并分别预测2035和2050年土地利用格局在自然发展、生态保护和耕地保护3种情景下的生态系统固碳服务潜力及其经济价值。结果表明：2000—2021年,浙江省耕地、林地、草地和水域面积不断减少,建设用地面积不断增加;浙江省生态系统固碳服务总量减少2996.58万t,固碳服务净收益为-17071.84万美元;生态系统固碳服务分布呈现西南高、东北低的空间格局。未来浙江省生态系统固碳服务总量均在生态保护情景下最高,耕地保护情景次之,自然发展情景最低。预计2021—2035、2021—2050年,浙江省生态系统固碳服务在生态保护情景下将分别增加323.26万和473.00万t,产生固碳服务净收益分别为7707.86万和11183.91万美元;在耕地保护情景下将分别减少1013.18万和1616.11万t,产生固碳服务经济价值净流失分别为24138.49万和38191.09万美元;在自然发展情景下...     

2000-2016年秦岭山地植被覆盖变化地形分异效应

利用2000-2016年MODIS NDVI数据,采用趋势分析及地形差异修正法,探讨秦岭山地植被覆盖变化在南北坡、不同海拔以及不同坡度坡向下的空间分异性。结果表明：近17年来,秦岭山地植被覆盖度良好,整体呈上升趋势,南北坡、不同海拔、不同坡度、不同坡向下植被覆盖度有所差异,植被变化趋势也不同。（1）就南北坡而言,近17年来秦岭南坡植被覆盖度上升趋势大于北坡,南坡植被覆盖以上升趋势为主,而北坡以稳定为主。（2）不同的海拔高度上秦岭山地植被覆盖变化在存在分异性：低海拔区域呈减少趋势,中海拔区呈明显的上升趋势,2000 m以上的高海拔区域北坡的植被覆盖度较为稳定,而南坡的2500到3100 m区域内有较明显的减小趋势。（3）从坡度来看,随着坡度的增加秦岭山地植被覆盖度由减少转为增加再转为稳定,南北坡植被变化分异性不明显。（4）不同坡向上,秦岭南北坡植被覆盖度变化差异明显,由阴坡转为阳坡时,北坡植被覆盖有明显的增长趋势,而南坡则不明显,植被覆盖度减小区在南北坡的分布呈相反趋势,分别分布在南坡的阳坡以及北坡的阴坡。     

黄河流域国土空间碳中和度研究——以内蒙古段为例

基于全球气候治理背景以及黄河流域在我国生态文明建设中的重要地位,以黄河流域内蒙古段为例,通过情景分析法,建立改进的IPAT模型和集成生态圈模拟器IBIS,预测不同情景下2018-2060年研究区碳排放变化趋势和达峰情况,并结合对碳汇水平的模拟分析2060年碳中和实现进程。结果显示①在基准情景、节能情景、低碳情景和粗放情景下,黄河流域内蒙古段将分别于2040年、2035年、2030年和2050年实现碳达峰,峰值碳排放量分别为12209万t、11213万t、9784万t和17635万t;②在IPCC RCP2.6和RCP6.0气候变化情景下,黄河流域内蒙古段的陆地生态系统整体分别呈现出碳汇和碳源的不同效应,净初级生产力分别为1533万t和-506万t;③综合能源消费碳排放和碳汇水平,在RCP2.6气候情景下,若碳排放选取基准、节能、低碳和粗放情景,则2060年黄河流域内蒙古段分别可实现碳中和进程的18.42%、22.37%、34.46%和9.90%;在RCP6.0气候情景下,由于研究区陆地生态系统呈现出碳源效应,因此难以对碳中和进程的推进做出贡献。可见,对于黄河流域内蒙古段而言,需要科学制订碳达峰、碳中和目标实现时间,未来要更进一步保护重要碳汇生态系统,提升固碳增汇能力;调整能源消费结构,增加可再生能源发展规划指标;构建碳排放权交易市场,促进碳指标流动;制定土地利用碳排放标准,优化国土空间格局。     

秦岭生态系统服务协同与权衡的时空异质性

秦岭是我国重要的生态功能区,探究秦岭生态系统服务权衡与协同关系对区域的生态保护和高质量发展意义重大。本研究基于遥感、气象、土壤质地等数据,在分析2000、2010和2020年土地利用时空变化的基础上,采用CASA、InVEST和RUSLE模型计算秦岭地区植被固碳量、产水量、生境质量和土壤保持量,并探讨空间异质性特征及生态系统服务关系。结果表明: 2000—2020年,研究区耕地、草地面积持续减少,林地和建设用地面积增长,水域和未利用地变化不明显。研究区固碳量东高西低,呈增长趋势;产水量持续减少,呈现南坡高、北坡低的格局;生境质量稳定增长;土壤保持量先增后减。不同地类的生态系统服务各有差异,同一地类的各个生态系统服务也各不相同。全域尺度下固碳与土壤保持、生境质量与土壤保持、固碳与生境质量皆呈协同关系,固碳与产水、土壤保持与产水、生境质量与产水为权衡关系,但不同条件下服务量间的关系存在明显差异。研究结果有助于降低权衡风险,使总体效益最大化,可为促进生态高质量发展、实现自然资源管理与人类福祉的双赢提供参考依据。     

区域碳排放量的计算——以广东省为例

采用IPCC 2006年版碳排放计算公式、经济-碳排放的动力学模型和水泥碳排放模型,提出了区域碳排量计算框架和研究方法,并以广东省为例,基于广东省社会经济统计数据、能源消费数据、水泥产量数据和森林碳汇数据,预测了广东省2008-2050年能源消费碳排放量、水泥消费量和碳排放量、森林碳汇值.结果表明：2008-2050年,广东省水泥产量及其生产过程中的碳排放量基本稳定,年碳排放量在10～15 Mt C;广东省能源消费碳排放和总的碳排放趋势均呈倒U型曲线,其峰值年份分别在2035和2036年;2008-2050年,广东省碳排放强度将持续下降,森林碳汇量呈波动式下降趋势.本文提出的区域碳排放计算框架在广东省具有可行性和合理性.     

京津冀城市群生态空间固碳服务功能及其与景观格局的关系特征

在全球气候变暖、城市群快速发展导致景观格局破坏与生态系统服务功能受损的背景下，研究城市群生态系统服务功能与景观格局的关系具有重要的意义。基于以上背景与前人研究，选取在中国经济社会发展中最具代表性的城市群京津冀城市群，通过遥感解译、ArcGIS 10.6制图分析及SPSS软件相关性分析等，从土地利用的角度研究其生态空间固碳服务功能及其与景观格局的关系特征，并提出相关探讨。结果表明：1）京津冀生态空间中耕地、林地、草地均为碳汇用地，2000-2018年期间用地面积排序为：耕地 > 林地 > 草地，用地面积减少量排序为：林地 > 耕地 > 草地。耕地为研究区东南半部的主导类型，林地作为区域西北半部的主导类型，草地分布呈与林地相间状态。2018年北京市内西北部大面积的林地转化为耕地。2）2000-2018年期间生态空间三种用地的年固碳量排序为：耕地 > 林地 > 草地，用地年固碳量增长量排序为耕地 > 林地 > 草地。从平均单位固碳量来说，四个时间点均表现为：林地 > 耕地 > 草地。单位固碳量区域分布差异明显且随时间变化量大。3）不同生态空间用地的固碳量与不同景观指数的相关性结果不同。耕地年总固碳量与其各景观指数没有明显相关性；林地年总固碳量与最大斑块指数（LPI）、景观形状指数形状指数（LSI）、景观百分比（PLAND）有0.01级别的显著正相关性；草地年总固碳量与斑块密度（PD）、景观百分比（PLAND）有0.05级别的显著正相关性，与景观形状指数（LSI）有0.01级别的显著正相关性；生态空间总固碳量与LSI有0.01级别的显著正相关性。最后，根据研究结果提出了相关原因讨论，同时基于固碳服务功能与景观格局的关系特征，从土地利用角度提出了京津冀生态空间土地利用优化策略，最后，根据研究结果提出了相关原因讨论，同时基于固碳服务功能与景观格局的关系特征，从土地利用角度提出了京津冀生态空间土地利用优化策略，对全球变暖之下城市群生态环境可持续发展提供了方法指导和借鉴。     

碳中和目标下中国森林固碳量跨期分配及成本

我国实现碳中和路线图的“碳排放达峰”、“快速降低碳排放”、“深度脱碳实现碳中和”3阶段具有复杂且差异的减排形势。森林固碳作为我国实现碳中和目标的重要手段,其跨期分配是平衡产业减排与森林固碳关系、降低我国实现碳中和的成本代价、以最优成本分步实现碳中和目标的重要途径。本研究从成本优化分配理论出发,引入森林边际固碳成本理论,结合国内现有产业边际减排理论,对我国实现碳中和3个阶段的成本变化过程进行模拟。结果表明: 我国在“碳排放达峰”、“快速降低碳排放”、“深度脱碳实现碳中和”3个阶段,实现成本最优的森林年固碳量分别为0.20、7.75、19.82亿t,分别占当期总减排量的1.8%、17.5%、37.6%。相较于仅依赖产业减排,在成本最优设计下发挥森林固碳成本优势,使得碳中和3个阶段的总成本分别降低0.48、791.36、9092.53亿美元。在“碳排放达峰”阶段,森林固碳的成本优势十分有限,应当主要依靠产业减排;在“快速降低碳排放”阶段,森林固碳的成本优势逐渐凸显;在“深度脱碳实现碳中和”阶段,应当充分发挥森林固碳的成本优势实现“零碳”目标,否则将会面临十分高昂的成本代价,尤其对于脱碳成本十分高昂或永远无法完全脱碳的产业。最优成本设计下森林固碳可以节约9884.37亿美元的碳中和成本。     

Biomass carbon storages and carbon sequestration potentials of the Grain for Green Program‐Covered Forests in China

The Grain for Green Program (GGP) was the most all‐embracing program of ecological reconstruction implemented in China. To estimate carbon storages and carbon sequestration potentials of the GGP forests, the study presented in the paper collected data spanning from 1999 to 2010, such as tree species, tree planting area relevant to the GGP, empirical growth curves suitable for different planted tree species in China, as well as wood density (WD), biomass expansion factor (BEF), carbon fraction (CF) of different trees species, and estimated the carbon storages of the biomasses of GGP forests from 1999 to 2050. It showed that the total carbon storage of the biomass of GGP forests was 320.29 Tg upon the GGP completion in 2010; the total carbon sequestration is higher during the early GGP‐implementation stage than at the late GGP‐implementation stage, and the annual mean carbon sequestration of GGP forests was 26.69 Tg/year. The potential of GGP forests as carbon sink presented an increasing increment. In China, the potential increments of GGP forests as carbon sinks were estimated to be 397.34, 604.00, 725.53, and 808.90 Tg in 2020, 2030, 2040, and 2050, respectively, and the carbon sequestration rates were 1.72, 0.89, 0.52, and 0.36 Mg ha^?1 year^?1, respectively, corresponding to 2010s, 2020s, 2030s, and 2040s. Therefore, the GGP forests had bigger carbon sequestration capacities and potentials in China.     

采伐对豫西退耕还林工程固碳的影响

以豫西退耕还林工程重点县嵩县为研究对象,收集了嵩县2002—2010年退耕还林工程逐年实施的造林面积、树种等数据,利用合适的人工林蓄积量生长方程和和中国退耕还林后的土壤有机碳变化的研究结果,结合各树种的木材密度、生物量扩展因子、碳含量等参数,在采伐和无采伐两种情景模式下对其退耕还林工程在2002—2050年的碳储量及其变化进行估算。结果表明:2010年,工程林总碳储量为0.470 Tg(Tg=10~(12)g),工程实施期间,工程前期碳储量高于后期;土壤有机碳库在2002—2010年期间年固碳量均为负值,表现为碳排放,2011年后土壤年固碳量开始增加;在两种情境模式下,工程林年固碳量最高峰都在2015年,2033年以后采伐情景的年固碳量大于无采伐情景。预计到2020、2030、2040和2050年,嵩县退耕还林工程在无采伐情境下的固碳增汇潜力分别为0.760、1.464、1.852和1.985 Tg,在采伐情景下的固碳增汇潜力分别为0.760、1.240、1.657和2.000 Tg,从长时间来看,豫西退耕还林工程林在采伐情景下具有较大的碳汇潜力,因此,对退耕还林工程林实施适度的采伐可以提高工程的碳汇能力。     

中国天然林资源保护工程温室气体排放及净固碳能力

基于天然林资源保护工程(简称天保工程)一期(2000—2010年)营造林过程工程边界内碳排放和边界外碳泄漏的计算,分析了天保工程及各区域碳排放和碳泄漏年际变化及影响因素,对比了天保工程及各区域碳排放和碳泄漏的组成特征,研究了天保工程及各区域净固碳量的变化特征。结果表明:天保工程一期西北、中西部地区、南部地区、东北地区和天保工程的碳排放分别为0.89、1.47、0.09、2.45 Tg C;碳泄漏分别为3.17、3.11、6.50、12.78 Tg C。工程措施和碳排放强度的区域性差异导致各区域碳排放组成特征不同。造林及配套森林基础设施建设是西北、中西部地区和南部地区最大的工程措施碳排放;新造林及森林管护是东北地区最大的工程措施碳排放。相应地,各种物资消耗中,建材是西北、中西部地区和南部地区最大的物资碳排放;燃油是东北地区最大的物资碳排放。天保工程在工程边界内外引起的额外温室气体排放量达到15.23 Tg C,抵消了工程固碳效益的9.82%;在西北、中西部地区、南部地区和东北地区的抵消作用分别为10.08%、8.16%和11.24%。天保工程一期净固碳量为139.77 Tg C,年均净固碳量为12.71 Tg C/a。因此,碳排放和碳泄漏对天保工程固碳的抵消较小,工程一期在我国温室气体减排和减缓全球气候变暖上做出了巨大贡献。避免工程基础设施的盲目建设和对工程进行合理规划是减少温室气体排放的可能途径。     

碳中和视角下秸秆处置方式对碳源汇的贡献

探明农作物秸秆在不同处置方式下的碳源汇时空变化特征,对优化我国秸秆资源利用政策、实现碳减排最大化、实现碳中和目标具有重要意义。本研究以国家统计年鉴数据为基础,对我国31个省农作物秸秆不同处置下的碳排放、碳减排、碳增汇及其价值量的变化趋势进行研究。结果表明: 2008—2019年间,我国秸秆焚烧年均碳排放量为874万t CO₂e,2014年以来碳排放年均减少率为17.3%;能源化利用年均碳减排量为3982万t CO₂e,其中,秸秆生产固体成型燃料碳减排贡献最大,约占能源化碳减排总量的98%;秸秆还田碳汇量总体呈逐年上升趋势,年均碳汇量为2.71亿t CO₂e;我国秸秆处置存在碳生态盈余,净碳减排量年均增长率为9.8%,净碳减排强度及其价值量均呈增长趋势,2019年分别高达2.62 t·hm^-2和76.19元·hm^-2。我国秸秆年均碳排放、能源碳减排、秸秆还田碳汇以及净碳减排大致呈“东高西低”的空间分布规律,且地区差异及空间聚集性是三者的最主要外部特征。     

呼包鄂榆城市群耦合空间碳排放生态网络构建

构建生态网络是维持景观连通性、提升包括固碳在内的生态系统服务功能的重要手段。为了更好地响应固碳增汇目标及其政策要求，有必要将空间碳排放因素纳入区域生态网络分析框架。选择高能耗、高碳排且生态脆弱的呼包鄂榆城市群作为研究区，采用生态系统服务和连通性分析识别生态源地，并结合电路理论和重力模型提取生态廊道，得到区域景观生态格局；通过获取夜间灯光数据模拟得到城市群栅格尺度碳排放空间格局，并与景观生态格局进行空间叠加，以此补充“生态-碳排”耦合节点和规划廊道，进而构建考虑区域碳排放空间格局的城市群生态网络。结果表明：1)仅考虑生态因素构建的区域生态网络东西两侧生态源地连通性不足，网络呈“中部阻断型”分布；2)区域碳排放存在明显空间特征，高值区出现在人为生态扰动显著的中部矿产资源开发区和主要城镇地区；3)通过耦合区域碳排放格局，补充了23个“生态-碳排”耦合节点和67条规划廊道，生态网络结构由树状转变为蜂巢状，网络闭合度、线点率和连接度分别提升了92%、30.48%和27.45%。因此，通过耦合空间碳排放因素改进的生态网络构建方法，对于提高生态网络的多功能性和稳定性，以及促进以增加碳汇能力为目标的生...     

中国航空碳排放及其效率时空演化特征分析

航空碳排放不仅影响空气质量且可造成温室效应。中国正处于从民航大国向民航强国迈进的关键时期，提高航空碳排放效率是行之有效的航空碳减排手段。运用可拓展随机性环境影响评估模型(STIRPAT)对中国2004—2019年航空碳排放总量的时空演变特征进行分析，以探明不同尺度区域航空碳排放的空间差异与空间关联表现；运用基于非期望产出的超效率松弛变量模型(SBM)和标准差椭圆分析法(SDE)对中国航空碳排放效率的时空分布与格局演化过程进行判定，以分析各省域航空碳排放效率的差异，并给出有效的航空碳减排方略。研究发现：2004—2019年，中国航空碳排放总量持续增长，航空碳排放增长率和航空碳排放强度均呈波动下降趋势；四大经济区航空碳排放总量分布总体表现为“东部>西部>中部>东北”的格局，东部仍是中国航空碳排放的主要区域；高碳排放区较分散，还未形成省域之间连片的碳排放高值区。2004—2019年，中国航空碳排放效率总体呈现“M”型波动上升趋势，各省域航空碳排放效率均不同程度的提高，但主要以低效率区、中效率区为主；各省域之间的航空碳排放效率差异性经历了逐渐减小到逐步增大的过程，但总体航空碳...