东北地区耕地利用碳排放核算及驱动因素

随着我国社会经济的不断发展,耕地资源开发利用的广度和深度不断扩展,耕地的生产效率和生产规模逐步提高。与此同时,耕地管理活动中由农用品投入、能源消耗等产生的碳排放量也飞速增长。本研究以东北地区耕地利用碳排放为研究对象,采用生命周期法构建碳排放核算框架体系;基于东北地区1979—2015年碳排放量的估算结果,采用对数平均迪氏指数模型构建影响农业碳排放的驱动因素体系,深入探讨东北地区耕地碳排放的影响机制。结果表明: 与1979年相比,2015年耕地利用碳排放总量增长了21.9%,碳排放强度则降低了1.54 t·hm^-2。土壤管理和农用品投入碳排放是耕地利用碳排放的主要排放源,占排放总量的83.6%。土地生产率、科技资金配置率的提高,会增加耕地利用碳排放;投入产出比、人均耕地面积、科技投入强度降低,则会减少耕地利用碳排放。     

西安市温室气体排放的动态分析及等级评估

为了解西安市温室气体排放的动态规律和排放水平,基于全球标杆的温室气体排放等级评价方法,并采用国际公认的《2006年IPCC国家温室气体清单指南》和基于IPCC的《省级温室气体编制指南》推荐的方法对西安市的温室气体排放进行了动态分析和排放等级评估。结果表明,从1995年到2011年,西安市温室气体排放呈快速上升趋势,16年间温室气体排放量从1207.16×104t上升为3934.17×104t,年均增高7.66%。增幅最高的是水泥温室气体(年均增高11.75%)、废弃物(8.77%)和能源(7.63%),农业年均降低1.74%,林业固碳年圴增加3.56%。从温室气体构成看,能源占80.13%—90.55%,水泥占1.75%—7.49%,农业占1.86%—8.01%,林业固碳占-2.58%—-5.22%,废物处理占7.52%—16.38%。可见能源消费的增加是导致西安市温室气体排放增长的主要原因,林业碳汇能力有待提高。万元GDP温室气体排放不断降低,说明西安市碳减排方面的科技进步在不断提高。人均、单位面积温室气体排放量和排放指数增速很快,年均增幅分别达5.84%、7.66%和6.84%。西安市温室气体排放等级持续增高,16年间从较低等级(Ⅰc)上升为中下等级(Ⅱa),目前距应对气候变暖目标(Ⅰb)已高出两个亚级,温室气体排放增高的趋势不容忽视。     

安徽省温室气体排放趋势及减排路径研究

控制温室气体排放是我国积极应对全球气候变化的重要任务, 区域温室气体排放控制是实现国家减排目标的基本保障。通过建立安徽省温室气体排放量的指标体系, 计算安徽省2001-2010 年十年间各领域产生的温室气体, 并利用回归分析预测安徽省2015 年和2020 年温室气体排放量; 应用聚类分析方法将全省各地市温室气体排放类型进行划分, 利用地理信息系统(Arc GIS)软件分析碳排放空间格局。结果显示: 2001 年以来, 安徽省的温室气体排放量呈现逐年上升趋势, 至2010 年达到3.96 ×10⁸ t。单位GDP 碳排放量自2007 年开始呈现下降趋势, 表明碳减排的经济效益已有所提高。在各排放源类别中, 原煤消耗产生碳排放量最多, 且增势明显。区域格局分析表明, 马鞍山市为省内工业发达城市, 温室气体排放源主要为能源及工业领域, 排放量也较多, 温室气体排放地域差异显著。根据安徽省经济发展特点及温室气体排放特征有针对性提出的减排对策对于健全全省碳减排体系具有积极意义。     

农田生态系统温室气体减排技术评价指标

目前,国内外学者很少从评价的角度去研究农田温室气体减排技术,缺乏完整性和统一性的评价指标,不利于对农田管理技术进行科学的判断.本研究汇总了当前可作为农田减排技术评价的指标,遵循代表性、客观性、完整性、主导性和可操作性原则,对各项指标的合理性进行了分析,依据我国农业生产实际情况,确定了农田生态系统温室气体减排技术的评价指标.以单位面积粮食产量作为约束性指标,温室气体排放强度(单位产量下的温室气体排放总量)作为综合指标,并将粮食产量、土壤有机碳变化、N2O直接排放、水田CH4排放与农田投入直接和间接排放作为后者的分项指标;依据温室气体排放强度计算公式,能够科学、系统地评价农田减排技术的温室效应,可为我国农田减排技术的提出和推广提供科学依据.     

基于生命周期评价的上海市水稻生产的碳足迹

碳足迹是指由企业、组织或个人引起的碳排放的集合。参照PAS2050规范并结合生命周期评价方法对上海市水稻生产进行了碳足迹评估。结果表明:(1)目前上海市水稻生产的碳排放为11.8114 t CO2e/hm2,折合每吨水稻生产周期的碳足迹为1.2321 t CO2e;(2)稻田温室气体排放是水稻生产最主要的碳排放源,每吨水稻生产的总排放量为0.9507 t CO2e,占水稻生产全部碳排放的77.1%,其中甲烷(CH4)又是最主要的温室气体,对稻田温室气体碳排放的贡献率高达96.6%;(3)化学肥料的施用是第二大碳排放源,每吨水稻生产的总排放量为0.2044 t CO2e,占水稻生产总碳排放的16.5%,其中N最高,排放量为0.1159 t CO2e。因此,上海低碳水稻生产的关键在降低稻田甲烷的排放,另外可通过提高氮肥利用效率,减少氮肥施用等方法减少种植过程中碳排放。     

生物炭施用3年后对稻麦轮作系统CH4和N2O综合温室效应的影响

本试验对比观测研究了在稻田土壤中经3年陈化后的生物炭(B_3)和新施入生物炭(B_0)对稻麦轮作系统CH_4和N_2O综合温室效应和温室气体强度的影响,旨在明确生物炭对土壤温室气体排放的长期效应.田间试验设置4个处理,分别为对照(CK)、施用氮肥不施用生物炭(N)、施用氮肥和新生物炭(NB_0)以及施用氮肥和陈化生物炭(NB_3)处理.结果表明:NB_0和NB_3处理均显著提高了稻田土壤pH值、有机碳和全氮含量,并且显著影响与温室气体排放相关的微生物潜在活性.与N处理相比,NB_3处理显著增加了作物产量,增幅14.1%,并且显著降低了CH_4和N_2O排放,降幅分别为9.0%和34.0%;而NB_0处理显著增加作物产量,增幅9.3%,显著降低N_2O排放,降幅38.6%,但增加了CH_4排放,增幅4.7%;同时NB_0和NB_3处理均能降低稻麦轮作系统的综合温室效应和温室气体强度,且NB_3处理能更有效地减少温室气体的排放并提高作物产量.在土壤中经3年陈化后的生物炭仍然具有固碳减排能力,因此,施用生物炭对稻麦轮作系统固碳减排和改善作物生产具有长期效应.     

湿地碳排放及其影响因素

湿地生态系统在全球碳循环中起着重要作用.湿地独特的土壤、水文和植被条件,使得其在低氧环境下能不断累积碳,并同时释放大量温室气体——CH4和CO2,因此湿地的碳排放近年来成为全球气候变化研究关注的重点问题.湿地的土壤状况、水文条件及植被类型的不同导致湿地CH4和CO2的排放具有极强的时空变异性.土壤温度与CH4和CO2排放呈正相关关系;水位条件对湿地温室气体的排放有一定影响,在一定范围内,土壤的厌氧环境导致CH4排放量增大,CO2排放量减小;植被影响到温室气体产生、氧化和排放各个方面,因物种而异.     

中国农业系统近40年温室气体排放核算

基于排放因子法构建了包含种植业和牲畜养殖业的农业系统温室气体排放核算体系,系统核算了1980-2020年我国全国尺度上的农业系统温室气体排放总量和变化趋势,并在区县级尺度下对1980、2000、2011年的中国农业系统的温室气体排放量进行核算,对比不同阶段农业系统温室气体排放变化的时空异质性规律。研究发现：1980-2020年我国农业系统温室气体排放量呈波动增长趋势,增长了近46%。CH₄是农业系统排放贡献最大的温室气体,占总排放量的47.33%。我国农业系统温室气体排放与不同地区农业生产方式有关,CH₄排放量高的地区主要位于我国主要水稻产区以及旱地作物产区。CO₂排放量高的地区主要位于东北、西北等地区以及华东地区。N₂O排放量较高地区主要位于西北的主要畜牧养殖地区,以及我国农业经济发展水平高的中南部地区。研究有助于揭示我国农业温室气体排放的动态特征,现状规律,以及空间差异性特征,从农业减排角度为实现双碳目标提供科学参考。     

加气灌溉对不同施氮水平的设施甜瓜土壤CO2和N2O排放的影响

为探讨不同加气灌溉施氮模式下设施甜瓜土壤CO₂和N₂O排放的动态变化规律及其与土壤温度、湿度的关系,本研究采用密闭静态箱-气相色谱法对加气灌溉不同施氮水平下土壤CO₂和N₂O排放进行监测,并分析了加气灌溉对不同施氮量下土壤CO₂和N₂O排放的影响.试验采用加气灌溉(AI)和不加气灌溉(CK)两种灌溉方式,施氮量设不施氮(N₁)、传统施氮量的2/3(150 kg·hm^-2,N₂)和传统施氮量(225 kg·hm^-2,N₃)3个施氮水平.结果表明:加气灌溉土壤CO₂和N₂O排放量高于不加气灌溉处理,但是差异不显著;相同灌溉模式下,CO₂和N₂O排放量随施氮量的增加而显著增加,施氮量是土壤CO₂和N₂O排放的主要影响因素.加气灌溉条件下,不同施氮处理N₂O排放通量与土壤温度和湿度呈显著正相关,CO₂排放通量与土壤温度呈显著正相关.加气减氮处理在氮肥减少1/3的情况下,甜瓜产量提高了6.9%,温室气体排放引起的增温潜势值从9544.82 kg·hm^-2下降到9340.72 kg·hm^-2.综上,通过加气灌溉减少氮肥施用量来抑制农业生产系统中温室气体排放是可行的.     

加气灌溉对不同施氮水平的设施甜瓜土壤CO2和N2O排放的影响

为探讨不同加气灌溉施氮模式下设施甜瓜土壤CO₂和N₂O排放的动态变化规律及其与土壤温度、湿度的关系,本研究采用密闭静态箱-气相色谱法对加气灌溉不同施氮水平下土壤CO₂和N₂O排放进行监测,并分析了加气灌溉对不同施氮量下土壤CO₂和N₂O排放的影响.试验采用加气灌溉(AI)和不加气灌溉(CK)两种灌溉方式,施氮量设不施氮(N₁)、传统施氮量的2/3(150 kg·hm^-2,N₂)和传统施氮量(225 kg·hm^-2,N₃)3个施氮水平.结果表明:加气灌溉土壤CO₂和N₂O排放量高于不加气灌溉处理,但是差异不显著;相同灌溉模式下,CO₂和N₂O排放量随施氮量的增加而显著增加,施氮量是土壤CO₂和N₂O排放的主要影响因素.加气灌溉条件下,不同施氮处理N₂O排放通量与土壤温度和湿度呈显著正相关,CO₂排放通量与土壤温度呈显著正相关.加气减氮处理在氮肥减少1/3的情况下,甜瓜产量提高了6.9%,温室气体排放引起的增温潜势值从9544.82 kg·hm^-2下降到9340.72 kg·hm^-2.综上,通过加气灌溉减少氮肥施用量来抑制农业生产系统中温室气体排放是可行的.     

减氮施肥对春玉米-晚稻生产系统碳足迹的影响

随着对气候变化和粮食安全的的日益认识,低碳农业引起了人们的广泛关注.低碳农业的研究需要综合考虑作物产量和温室气体排放,改进氮肥管理可能有助于减缓作物生产系统的温室气体排放,同时实现对作物稳产甚至高产的需求.本试验利用生命周期法研究了不同施氮量(150、225、300 kg N·hm^-2)对春玉米-晚稻轮作系统碳足迹的影响.结果表明: 随着氮肥用量增加,两季作物生产过程中温室气体和碳足迹增加.在春玉米生产过程中,氮肥生产和施用引起的温室气体排放对碳足迹贡献最大,占36.2%～50.2%;而在晚稻生产中,甲烷的排放贡献最大,占42.8%～48.0%,并且随氮肥用量增加甲烷排放增加.当氮肥施用量减少25%(225 kg N·hm^-2)和50%(150 kg N·hm^-2)时,春玉米生产的温室气体排放分别下降了21.9%和44.3%,碳足迹分别下降了20.3%和39.1%;晚稻生产的温室气体排放分别下降了12.3%和20.4%,碳足迹分别降低了13.7%和16.7%.氮肥减量对春玉米产量无显著影响,而晚稻产量在225 kg N·hm^-2施肥量下最高.因此,春玉米氮肥用量降低至150 kg N·hm^-2和晚稻氮肥用量降低至225 kg N·hm^-2不仅能够保持作物高产,而且还能大幅度降低作物系统的碳足迹.     

从湿地到农田:围垦对生态系统碳排放的影响

湿地围垦转化为农田直接影响碳循环过程,但之前的众多研究忽略了相关人为活动如农资生产、农用器械使用等所产生的碳排放.为了更全面认识湿地围垦为农田所导致的这种变化,以崇明岛为研究地区,基于通量观测和生命周期评价,本文分别探讨当考虑和不考虑人为活动伴随的碳排放时,生态系统总碳排放的变化.结果表明: 如果只考虑生态系统与大气间的碳通量,农田仍表现为碳汇,但与自然湿地相比,其碳排放增加了10.47 t (CO₂-eq)·hm^-2;当将农业生产中人为活动碳排放纳入计算后,崇明岛自然湿地和围垦农田的碳排放总量分别为-15.38和6.54 t (CO₂-eq)·hm^-2,碳排放增加了21.92 t (CO₂-eq)·hm^-2,其中,人为活动碳排放为11.45 t (CO₂-eq)·hm^-2;田间种植和农资生产的碳排放共占农田生命周期碳排放总量的84.6%,化肥的生产施用是农田生命周期碳排放的主要来源之一.围垦使生态系统乃至区域尺度的碳源汇属性发生变化,需重新评估其影响;同时,为了达到低碳农业的目的,需减少化肥施用、提高化肥使用效率.     

不同耕作措施对伊犁河谷夏大豆农田土壤碳排放、碳平衡及经济效益的影响

为探明北疆伊犁河谷滴灌条件下促进夏大豆增产增效且实现农田生态系统固碳增汇的适宜耕作措施,于2017年在滴灌条件下,设置翻耕(T)、深松(ST)、翻耕覆膜(TP)与免耕(NT)4种土壤耕作措施,研究4种耕作措施对北疆夏大豆农田土壤呼吸、碳排放量、植株固碳量、经济效益及产量的影响。结果表明:不同耕作措施土壤呼吸速率峰值均出现在花期至结荚期,各处理间夏大豆土壤呼吸速率、呼吸总量、植株固碳总量和产量均以翻耕覆膜最高,深松次之,并均显著高于翻耕与免耕,免耕最低;不同耕作措施夏大豆农田生态系统碳平衡均表现为正碳平衡,在农业生产资料的各项投入中,均以灌溉用电的投入排碳量最高,占各处理的生产资料总排碳量的54.33%~65.24%,其中翻耕覆膜又因增加了地膜的投入,致使其农业生产资料排碳量和成本投入与其余3种处理呈显著性差异(P<0.05),表现为深松处理的经济效益与净碳吸收量最高,翻耕覆膜次之,使得碳的生产力、碳的经济效益、碳的生态效益均以深松最好,总体表现为ST>TP>T>NT;深松与翻耕覆膜均能够显著提升农田生态系统固碳与增产增效。综合考虑经济效益、生产投入以及地膜的回收率,深松具有最大净碳吸收量、最优经济效益与碳效益值,可以优先作为该地区农田实现增产增效以及固碳增汇的耕作措施。     

湖南洞庭湖区水稻生产的环境成本评估

我国是一个农业大国.探讨水稻生产的环境成本,对于农业可持续发展和绿色GDP核算体系的建立具有重要意义.以我国主要产粮区之一的洞庭湖区为研究对象,从农药污染、化肥污染、温室气体排放、地膜残留、稻田潜育化和围湖造田等6个方面估算了该区1999年水稻生产的环境成本.结果表明,1999年洞庭湖区水稻生产的环境成本为41.91×10⁸元,约为1999年该区域农业生产总值的26.8%,相当于1999年该区域种植总产值的28.5%.为了水稻可持续生产,提出了环境成本内在化的策略.研究认为,水稻生产在给人类带来巨大福利的同时,对环境带来的损害也是不容忽视的,今后应加强水稻生产对环境影响机制的基础研究和水稻生产环境成本评估的理论和方法研究.     

2004—2014年南方稻区双季稻生产碳足迹动态及其构成

南方稻作区是我国重要的粮食生产区,在国家粮食安全保障中起着至关重要的作用,探明南方不同省份双季稻生产的碳足迹差异,对促进低碳稻作农业发展具有重要意义.本研究采用2004—2014年农作物种植面积、农资投入等统计数据,运用碳足迹理论和生命周期法系统评价我国南方双季稻生产碳足迹时空分布状况及其构成.结果表明: 南方稻区各个省份早晚稻生产碳足迹大部分表现为增加趋势,早稻生产碳足迹较晚稻大.2004—2014年,安徽省双季稻平均碳足迹最高(1000 kg CO₂-eq·hm^-2),而福建、湖北和湖南省相对较小(750 kg CO₂-eq·hm^-2).碳足迹构成中以肥料的生产、运输及使用占比最大,占水稻生产总碳足迹的60%;柴油投入碳足迹贡献量次之,为26%左右.逐步回归分析表明,双季稻生产碳足迹大小与柴油、复混肥和钾肥的投入呈正相关.净利润收益纳入分析表明,湖北省为低排放-高收益省份,有利于农业低碳可持续性发展.随着农村劳动力非农化和作物生产机械化的快速递增,未来水稻生产中柴油等机械化碳投入将快速增长.因此,提升化肥利用效率、灌溉效率和机械化作业效率将是发展南方稻作区低碳农业的关键途径.     

土地流转背景下不同经营规模青田稻鱼共生系统的环境影响差异——基于碳足迹的实证研究

在快速工业化和城镇化的影响下,农业文化遗产的保护与管理正面临着适龄劳动力大量外流、土地抛荒、传统知识体系难以维持等诸多威胁与挑战。推动土地流转、进行适度规模经营,可在农业文化遗产的保护中产生积极作用。土地流转在给遗产地带来经济效益的同时,对当地生态环境产生的影响变化同样值得关注,但现有研究却少有涉及。本研究以全球重要农业文化遗产——浙江青田稻鱼共生系统为例,将不同经营规模的稻鱼共生系统分为小农户经营模式和规模化经营模式,运用生命周期法对两种模式的碳足迹进行核算。结果表明: 小农户经营模式和规模化经营模式的碳足迹分别为6510.80和5917.00 kg CO₂-eq·hm^-2,单位产值碳足迹分别为0.13和0.10 kg CO₂-eq·yuan^-1。与小农户经营模式相比,规模化经营模式温室气体排放更少,单位产值的环境影响更小。农户扩大经营规模后,当地温室气体排放减少了4097.20 kg CO₂-eq。农业生产过程中积累的CH₄在碳足迹中占比最大,农业生产资料中复合肥是仅次于CH₄的第二大温室气体排放来源。对于小农户经营模式,饲料中使用的玉米和小麦也对温室气体排放有重要的影响。因此,推动土地适度规模经营,有利于传统农业系统实现经济效益和环境效益的双赢,对于农业文化遗产保护具有重要作用。