芒属植物重金属耐性及其在矿山废弃地植被恢复中的应用潜力

芒属植物重金属耐性强,并且是重要的能源植物,其在矿山废弃地植被恢复中的应用备受关注.芒属植物对多种重金属耐性强,但不属于重金属超累积植物.目前的研究认为,根系代谢能力强、根际存在多种共生微生物及抗氧化和光合作用能力强是芒属植物重金属耐性强的重要原因,但更为全面的耐性机理需要深入研究.芒属植物在矿山废弃地植被恢复的应用潜力大,可以清除土壤重金属、改善土壤性质和促进生物多样性发展.本文总结分析了芒属植物生物学特性、重金属耐性特点、机理及其在矿山废弃地植被恢复中的应用潜力,提出了应用芒属植物进行矿山废弃地植被恢复的基本思路,并对芒属植物的重金属耐性机理及应用的未来研究方向进行展望,以期为利用芒属植物开展矿山废弃地植被恢复提供借鉴.     

江苏省南通市农村生物质能资源潜力估算及地区分布

摸清农村生物质能资源潜力对南通市农村能源建设具有重大意义。以南通市为实证区域,利用草谷比、收集系数、折标系数、副产物系数并根据南通市可能源化利用的实际情况,从县域层面较为全面地估算了包括秸秆、农业加工副产品、人畜粪便等可能源化利用的生物质能资源总量。估算结果表明:(1)南通市每年提供的可能源化利用秸秆资源量约为105万t标煤,以稻秸、麦秸和油菜秸为主;农业加工副产品资源量约为20万t标煤,以稻壳、玉米芯、棉籽等为主;人禽粪便资源量为108万t标煤,以猪粪和禽粪为主,约占到资源总量的1/2。(2)南通市拥有较为丰富的生物质能资源,其中可能源化利用的生物质资源总量为年均233万t标煤,并且其资源总量呈增长趋势;预计在短期内其资源总量将增加到240万t标煤。(3)南通市生物质资源的地区分布极不均匀,从生物质能资源总量、单位国土面积生物质能资源量、人均生物质能资源量看,海安县、如东县和如皋市等经济比较薄弱的县市均具有明显优势,其中海安县在南通各县市中凭借其规模渐增的养殖业、种植业产生的生物质资源而遥遥领先;此外如东县的秸秆资源也具有重要地位。(4)南通市生物质资源的季节分布也不均匀,这种季节分布不均主要是由秸秆资源引起的,因为秸秆资源主要集中在秋季和春季,约占到60%—75%;而夏季和冬季则很少。这就给农村能源的持续开发利用带来一定难度。建议:需要针对各县市的生物质能开发利用的实际情况因地制宜合理开发生物质资源,科学布局避免恶性竞争,并及时做好秸秆资源的收集、转运与储存工作以避免资源的浪费和严重的环境污染,从而促进南通农村能源建设的健康发展。     

微藻减排CO2制备生物柴油的研究进展

碳减排与可再生能源的开发利用是研究可持续发展的热点,而微藻在此方面具有巨大优势.利用微藻减排CO2合成生物柴油生产原料油脂,对于解决能源短缺和全球变暖具有重大战略意义.将碳减排与微藻生物柴油的制备方法相结合,对微藻转化CO2合成生物油脂的机制,微藻油脂积累的影响因素以及国内外在工业上的研究概况等方面进行综合归纳和评述,并对微藻生物油脂的发展前景进行了展望.     

典型喀斯特山区农业生物质能潜力估算——以贵州省为例

喀斯特山区生态环境脆弱,能源利用模式低值粗放,开展该区域的农业可利用生物质能潜力研究,对喀斯特山区农村能源建设和生态环境保护具有重要意义。以贵州省为例,在考虑土壤生态保留前提下,利用草谷比、土壤生态保留系数、收集系数、折标系数、副产物系数估算农村地区可利用农业生物质能资源总量。结果表明:(1) 2009—2015年间,贵州省年均可利用生物质能资源量达5191.50×10~4t标准煤,地均和人均农业生物质能资源量分别达到295 t标准煤/km~2和1.48 t标准煤/人,其中年均可能源化利用的达到1974.05×10~4t标准煤,占贵州省同期能源消费总量的21.84%。(2)贵州省生物质能储量结构比例分布不均,畜禽粪便资源利用潜力巨大,贡献值高达85%;其中,牛粪资源蕴藏量达年均3009.78×10~4t标准煤,贡献值达到68.39%,是贵州省最重要的农业生物质能资源。(3)从时序变化特征看,2009—2015年间贵州省生物质能资源量呈现U形结构,2011年达到最低值,这与2010年的西南大旱重要事件耦合。最后,针对贵州省农业生物质能现状,论文提出喀斯特山区应该合理布局秸秆电厂和秸秆固化成型燃料生产企业,提高畜禽的规模化养殖水平并加强农业生产防灾减灾工作,农村生活能源推广以沼气、节柴灶与节能秸秆气化炉高效利用相结合的能源利用结构等建议。     

欧委会通过生物质能行动计划

欧委会近日通过了一项旨在加强对生物质能应用的行动计划。该计划中的生物质能主要来自林业、农业和一些废弃物。该计划对生物质能在传热、发电和运输三个领域的使用作出了规划,公布了20多项行动计划,大部分计划将于2006年以后实行。计划的主要内容包括：针对怎样改进燃料标准才能推动生物质能在运输、传热和发电领域应用的多项评论;对研究领域的投资问题,尤其是对利用木质材料和废弃材料生产液体燃料的投资;发起一次向农民及林场场主宣传能源植物的活动。此外,欧委会还通过了一份关于支持利用可再生能源发电的多项计划的报告;还将立法以鼓励可再生能源在传热领域的使用。     

互花米草生物质能利用潜力

作为外来种,互花米草(Spartina alterniflora)对入侵地的生态系统产生了较强的干扰,但同时高生物量的互花米草也是一种潜在的生物质能源.发展生物质能是充分利用互花米草资源并控制其恶性扩张的较为有效和实用的途径,具有生态和经济双重效益.本文总结了互花米草生物质能的利用潜力,其表现为时间与空间上的生物量资源优势、高效的光合作用机制与高生产力、高贮能、较高的碳水化合物、蛋白质和脂肪储量以及不占用耕地等;同时介绍了互花米草生物质能开发利用现状,并指出互花米草生物质能的开发与利用有着光明的前景.     

中国电力行业CO2减排潜力及其贡献因素

电力行业低碳转型是中国低碳经济转型进程中关键行业之一,如何科学分析电力行业的碳减排潜力,确定操作性强的低碳转型路线、提出有效的政策措施是中国政府亟待解决的焦点问题之一。考虑终端电力消费、低碳能源发电占比、火力发电结构、火力发电效率、线损率等因素,构建了自底向上的电力行业CO2排放核算模型,在此基础上,利用情景分析方法探索中国电力行业2015和2020年的CO2减排潜力,进一步利用对数平均权重分解法(LMDI,Logarithmic Mean weight Divisia Index method)对电力行业CO2减排影响因素的贡献度做了归因分析。结果显示,相比基准情景,在当前政策情景和低碳政策情景下,电力行业将分别带来27.0亿t和36.9亿t的CO2减排量。低碳能源发电和火力发电效率是未来对CO2减排最重要的两个贡献因素。终端电力消费量一直是促进电力行业CO2排放增长最重要的贡献因素,因此通过电力需求侧管理等手段控制电力消费量对电力行业的低碳发展至关重要。最后结合减排贡献因素分析的结果为中国电力行业低碳发展提出了相应的政策建议。     

云南会泽废弃铅锌矿重金属污染评价

取样测定了云南会泽废弃铅锌矿土壤和植物中重金属元素Pb、Zn、Cd的含量,并采用单因子指数法、内梅罗综合污染指数法评估了会泽县废弃铅锌矿复垦地和撂荒地土壤的重金属污染状况。结果表明：1)以《土壤环境质量标准》(GB 15618-1995)为标准,复垦地和撂荒地的土壤重金属含量均超过国家三级标准;复垦地中Cd、Zn、Pb 3种重金属的总含量分别为国家三级标准的35.0、28.0和11.3倍;撂荒地中这3种重金属总含量分别为国家三级标准的40.7、37.6和16.7倍。2)单项污染指数评价结果表明：铅锌矿废弃地污染指数为Cd>Zn>Pb,3种重金属均达到重污染级。综合污染指数评价结果显示：铅锌矿废弃地重金属污染达到重度污染等级,复垦地已不适宜耕种农作物。废弃矿山及土法冶炼后遗留的矿渣是重金属污染的主要原因。3)当地受重金属污染的土壤中仍然有生长良好的野生植物,并且有些植物种类对重金属的吸收转运能力较强,在土壤重金属污染的生物修复中有应用潜力。     

中国农田土壤生态系统固碳现状和潜力

研究在搜集和整理全国典型农业长期定位实验站数据的基础上,通过自建经验公式估算了不同管理措施下我国农田土壤的固碳能力和潜力.通过施用化肥、秸秆还田、施用有机肥和免耕措施,目前对我国农田土壤碳增加的贡献分别为40.51、23.89、35.83 Tg·a-1和1.17 Tg·a-1,合计为101.4 Tg·a-1,是我国目前能源活动碳总排放量的13.3%.通过情景分析发现,提高化肥施用量、秸秆还田量、有机肥施用量和推广免耕,可以使我国农田土壤的固碳量分别提高到94.91、42.23、41.38 Tg·a-1和3.58 Tg·a-1,合计为182.1Tg·a-1.农田土壤总的固碳潜力相当于目前我国能源活动碳排放量的23.9%,对于全球CO2减排具有重要的作用.     

首云铁矿废弃土壤对2种景天属植物生长的影响

为评价景天属（Sedum）植物在矿山废弃地植被恢复中的应用潜力,以2种景天：德国景天（S. hybridum ‘Immergrunchen’）和胭脂红景天（S. spurium ‘Coccineum’）的扦插苗为试验材料,通过盆栽试验研究其在北京首云铁矿废弃土壤（包括采矿区土壤、排土场土壤、尾矿砂）2个生长季内的各项生长指标,以确定其在各废弃土壤上的适应性,并运用相关分析和典范对应分析,探讨影响2种景天生长的主要土壤理化性质。结果表明：①2种景天在采矿区土壤、排土场土壤和尾矿砂上的存活率分别为40%~66%、68%~90%、33%~46%;②不同废弃土壤对2种景天的地上部分和地下根系的各项生长指标均产生了显著的抑制作用,但德国景天在采矿区土壤的适应性较好,可作为采矿区修复的推荐品种,胭脂红景天在排土场土壤的生长表现较好,可作为排土场的修复品种;③影响景天属植物生长的土壤因子为通气孔隙度和土壤含水量,其中通气孔隙度的解释率为12.4%,土壤含水量的解释率为8.6%。     

不同秸秆还田量和氮肥配施对玉米田土壤CO2排放的影响

探讨不同秸秆还田量和氮肥量配施对辽西北半干旱区玉米田土壤CO₂排放的影响,可为固碳减排和黑土地保护计划的实施提供理论支撑。本试验主区设置3个秸秆还田水平,分别为3000(S₁)、6000(S₂)和9000 kg·hm^-2(S₃,秸秆全量还田);副区设置3个氮肥施用水平,分别为105(N₁)、210(N₂,常规施氮量)和420 kg N·hm^-2(N₃),另设置不施氮肥不添加秸秆的对照处理(CK),共10个处理。采集定位试验4年后玉米田间土壤,通过培养试验,探究不同处理对玉米田土壤CO₂排放的影响及CO₂排放与土壤溶解性有机碳(DOC)和微生物生物量碳(MBC)的关系。结果表明: 秸秆还田和氮肥施用均会促进玉米田土壤CO₂排放,并随秸秆还田量和施氮量的增加而显著增加,其中氮肥施用是促进玉米田土壤CO₂排放的最主要因素;秸秆还田与氮肥配施通过促进微生物生物量增加并加剧DOC消耗来促进玉米田土壤CO₂排放;MBC和DOC含量显著刺激玉米田土壤CO₂排放,且主要受两者培养前期含量的影响。从保障秸秆还田培肥地力同时减少CO₂排放的角度考虑,210 kg N·hm^-2常规施氮量与6000 kg·hm^-2秸秆还田配合施用(N₂S₂)是本试验条件下辽西北半干旱区最有潜力的田间施肥模式。     

基于长期能源替代规划模型的江苏省能源CO2排放达峰时间及峰值水平

为了应对全球气候变暖,中国政府提出到2030年CO₂排放达到峰值(或峰值平台)的减排目标.为了探究中国能否实现该减排目标,本研究以江苏省为例,基于长期能源规划替代模型(LEAP),耦合对数平均迪氏分解模型,运用情景分析法科学设定快速、中速、慢速达峰3种发展情景,预测CO₂排放达峰时间及峰值水平.结果表明: 2000—2015年间,经济规模效应是CO₂排放总量增长的主要驱动因素,其贡献度高达147.4%;技术进步效应是最重要的缓解因素,贡献度为-60.4%,一次能源结构效应、产业结构效应、人均收入效应、人口规模效应的贡献度分别为-5.3%、9.7%、11.0%、0.6%.在快速、中速达峰情景下,江苏省分别在2025和2029年达到CO₂排放峰值,峰值分别为7.01、7.95亿t,慢速达峰情景下未能实现2030年的CO₂排放达峰目标.综合研究分析,江苏省有着较大的减排潜力,经过相应的努力能够实现CO₂减排目标.为实现2030年的CO₂减排目标可采取以下措施:主动适应经济新常态,稳定发展增速;积极发展第三产业,平衡经济结构;持续推进节能减排技术,降低能源消费强度;大力发展天然气及核电等清洁能源,优化一次能源消费结构.     

福建省行业碳排放驱动因素分解及其与经济增长脱钩关系

主要部门和重点行业的二氧化碳排放是区域碳排放的主要来源。厘清行业碳排放影响因素,分析其与区域经济增长相互关系及程度,从而推动部门和行业碳减排对于落实区域碳排放总量控制具有重要意义。本研究运用对数平均迪式指数分解法(LMDI)和Tapio脱钩模型对福建省1997—2017年13个主要碳排放行业进行碳排放驱动因素分解和脱钩分析。结果表明: 电力、热力的生产和供应业是福建省主要的碳排放行业,1997—2017年,其碳排放总量由18.89 Mt上升到120.63 Mt,增长量为101.74 Mt。有色金属冶炼及压延加工业、纺织业、黑色金属冶炼及压延加工业的碳排放增长速度最快,其年均增长率分别为18.1%、12.1%、12.1%。13个主要行业碳排放变动的驱动因素中,经济增长效应和人口规模效应是主要的正向驱动因素,能源结构效应、能源强度效应和产业结构效应的抑制作用在不断增强。从脱钩关系来看,13个主要碳排放行业的脱钩指数整体呈下降趋势。从“十一五”时期开始,部分行业开始出现不同程度的强脱钩。而在“十三五”时期,农、林、牧、渔、水利业表现为扩张负脱钩,电力、热力的生产和供应业表现为弱负脱钩。能源结构效应和能源强度效应对各行业实现脱钩的影响较大,产业结构效应的脱钩努力较小,人口规模效应未做出脱钩努力。     

住区形态变迁与居民通勤能源消费的关系

快速城市化和城市扩张引发了住区形态的变迁,但形态变迁与居民通勤能源消费关系还不明确,如何通过城市的可持续公共管理政策来控制城市住区形态变迁过程下通勤能源消费及其温室气体排放有着重要意义.以厦门为例,通过土地利用与交通耦合模型TRANUS的情景分析研究了住区形态的变迁对人口、工作以及土地消费空间分布的影响,进而分析了不同情景下通勤能源消费和温室气体排放的水平.结果表明: 基准情景下交通出行早高峰能源消费总量为54.35 tce,CO₂排放为119.12 t;住区形态变迁情景下,通勤能耗和CO₂排放同比基准情景均增加12%;通过适当的土地利用、交通和经济政策的实施,通勤能源消费与CO₂排放同比基准情景减少7%,说明城市公共政策能够有效地控制住区形态变迁背景下通勤能源消费和温室气体排放的增长.     

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。     

工业城市(沈阳)能源消耗碳排放的影响因素分解及实证分析

沈阳作为我国东北地区中心城市和重工业城市,能源消费持续增长趋势及以煤为主的能源结构在短期内很难改变。由于能源消费是碳排放的主要来源,所以碳排放在未来一段时间必然会持续增长。论文根据《2006年IPCC温室气体排放清单指南》温室气体排放计算方法,并且充分考虑没有燃烧充分的燃料,计算了沈阳市2005-2009年能源消耗碳排放,采用LMDI(Logarithmic mean divisia index)分解法定量分析了单位GDP能耗、能源结构、经济发展对沈阳市能源消耗碳排放的影响。结果表明经济发展对沈阳市碳排放增长有促进作用,单位GDP能耗降低对碳排放呈现抑制作用,而能源结构对碳排放作用甚微。这说明以煤为主的能源结构未发生根本性的改变,经济规模的扩大使得单位GDP能耗抑制作用逐渐降低,碳排放将会持续增长。     

基于数据包络分析方法的辽宁省工业节能减碳效率

以辽宁省2003—2012年39个行业作为独立的决策单元,综合考虑经济、能源和环境效益,结合方向距离函数和径向数据包络分析(DEA)方法对各工业行业节能减碳效率进行测算和分解,核算了各工业行业的CO₂排放,并将CO₂作为一种非期望产出引入到节能减碳效率模型中.结果表明: 研究期间,辽宁省工业行业节能减碳效率具有明显的行业异质性;辽宁省工业节能减碳效率总体不高,但呈现上升趋势;提高纯技术效率和规模效率是提高工业节能减碳效率的主要措施,尤其是提高规模效率.为了提高辽宁省各行业节能减碳效率,辽宁省应加快调整产业结构,鼓励发展低碳排放高效益的产业;提高科技水平,合理调整产业规模;优化能源结构,推进可再生能源和清洁能源的开发.     

新疆能源消费碳排放过程及其影响因素——基于扩展的Kaya恒等式

新疆,中国西部的欠发达区域,如何在保持社会经济持续快速发展的同时实现碳排放的减速增长是现阶段的重要发展命题,对于实现国家的减排目标有着至关重要的作用。通过对经典的Kaya恒等式进行扩展,并采用基于LMDI的完全分解模型,解析了1952年—2010年新疆的一次能源消费的碳排放的主要驱动因素。依据1952年以来新疆社会经济发展状况和碳排放总量演变特征,并结合一定的历史背景等,将新疆的一次能源消费的碳排放划分为6个演变阶段,定量分析了人口规模效应、经济产出效应、能源强度效应、能源结构效应和能源替代效应在不同发展阶段的贡献作用,主要的研究结论如下:(1)经济产出效应和人口规模效应是新疆碳排放增长的最主要贡献因子。(2)能源强度效应在1978年之前对碳排放的增长表现为正效应,主要原因是极低的能源利用效率和落后的生产工艺。改革开放之后,能源强度效应成为遏制碳排放增长的重要贡献因子。(3)能源结构效应和能源替代效应也是遏制新疆碳排放增长的主要贡献因子,但是其贡献作用还比较小,主要是因为可再生能源在能源消费总量中的比重还比较低和以煤为主的能源消费结构还没有发生根本性的改变。     

城市住宅区碳源汇的空间分异规律、影响机制及管理对策——以关中地区为例

城市住宅区作为城市生态系统重要的组成单元,其碳源汇对城市生态系统碳循环和碳平衡产生重要影响.本文采取案例分析、文献查阅、问卷调查等多种方法,获取关中地区城市住宅区CO₂排放(碳源)与吸收(碳汇)数据,并分析其来源及空间分布情况.结果表明: 关中地区住宅区建材生产和改造更新过程CO₂排放量最大;且建材类的CO₂排放量远大于日常生活资料,仅有40%～52%碳排放发生在住宅区,其余发生在外围,呈现出碳源距离的空间波动性、成分的空间差异性以及圈层与分区分布.仅有9%～17%的碳排放可在住宅区内被吸收,外部空间被动承担大量碳汇功能,并显现为分层递变和空间分异.最后提出了碳源、碳汇空间管理技术和干预对策.
     

Soil respiration associated with plant succession at the meadow steppes in Songnen Plain,Northeast China

Aims Soil CO₂ emission from steppes is affected by soil properties and vegetation in different successional stages. Primary and secondary succession of plants frequently occurred at the meadow steppe in Songnen Plain, Northeast China, which indicates the large uncertainty associated with CO₂ emission in this environment. This study aims to investigate the temporal variations of soil respiration (Rs) and the effect of plant succession on cumulative soil CO₂ emission during the growing season.Methods Using a LI-6400 soil CO₂ flux system, Rs of five vegetation types which represented different stages of plant succession in meadow steppes of Songnen Plain, China, was investigated during the growing seasons of 2011 and 2012.Important findings Soil temperature (Ts) was the dominant controlling factor of Rs, which could explain ~64% of the change in CO₂ fluxes. The Q 10 values of Rs were ranged from 2.0 to 6.7, showing a decreasing trend with the plant successional stages. The cumulative CO₂ emission increased with the degree of vegetation succession and it averaged to 316±6g C m ?2 (ranges: 74.8±6.7 to 516.5±11.4g C m ?2) during the growing season. The magnitude of soil CO₂ emission during the growing season was positively correlated with aboveground plant biomass, soil organic carbon content and mean soil water content, while negatively linked to mean Ts, pH, electrical conductivity and exchangeable sodium percentages. The results implied that soil CO₂ emission increased with the development of plant communities toward more advanced stages. Our findings provided valuable information for understanding the variations of CO₂ emission in the process of vegetation succession.