贵州省退耕还林还草潜在碳汇效益评估

作为我国的一项重要生态工程,退耕还林不仅有利于生态保护,对提升森林碳汇功能、实现碳中和目标也具有重要意义。以退耕还林的碳汇效益为目标,对贵州省退耕还林的潜在碳汇效益进行评估,在对耕地条件及退耕还林还草目标进行分析的基础上,根据坡度、石漠化程度和土壤重金属污染等退耕要求确定出需要退耕的区域;采用随机森林分类算法对地形、气候、土壤等影响植被生长的关键因子进行分类,进而对退耕地的宜林宜草宜灌适宜性进行评价,根据评价结果对贵州省的主要植被类型碳汇因子进行修正,得到不同植被的固碳率并据此对退耕还林工程的碳汇潜力进行评估。结果显示：（1）贵州省现有25°以上陡坡耕地82.5万hm²,重要水源地15-25°坡耕地7.9万hm²,严重石漠化耕地25.1万hm²,受重金属镉、铅、锌严重污染的耕地分别为9.3万hm²、21.7万hm²和6.9万hm²;（2）降雨量、海拔和≥10℃积温是影响植被生长的3个重要自然因子,131.9万hm²待退耕地中,宜林、宜草和宜灌地的面积分别为63.5万hm²、38.7万hm²和29.7万hm²;（3）贵州省新一轮退耕还林还草工程的碳汇潜力巨大并以林地碳汇最大,林地、灌木、草地碳汇增量分别为1779万t、293万t和45万t,碳汇总收益可达2117万t,对实现碳中和目标具有积极作用。     

德州市低碳农业发展潜力分析及对策

进入21世纪,农业节能减排逐渐引起人们的关注。运用能源碳排放计算模型,对德州市2003-2008年农业碳源、碳汇进行计算分析,结果表明:(1)目前德州市农业碳源现状为7.29TgCO2eq.a-1,其中由农业能源消费、土壤呼吸、化肥施用和牲畜饲养造成碳排放分别为2.81、2.12、0.93和1.43TgCO2eq.a-1;(2)农业碳汇现状能力为9.24TgCO2eq.a-1,包括由于土地利用变化造成的碳排放4.73TgCO2eq.a-1和通过施用有机肥和实施秸秆还田的固碳能力4.51TgCO2eq.a-1;(3)碳汇能力较碳源释碳量有所盈余,具有发展低碳农业的潜力。从减源、增汇两个方面提出德州市未来发展低碳农业的相关措施,如调整农业产业结构,改进土地利用方式、实行保护性耕作、提倡农村可再生能源利用、推广立体种养模式,发展种养结合的循环农业等。     

西南地区退耕还林工程主要林分50年碳汇潜力

为评估西南地区退耕还林工程主要林分未来50a碳汇潜力,调查收集该地区2011年以前退耕还林工程主要造林树种及其造林面积等相关数据资料,利用国家森林资源清查资料中人工林历史数据建立生长模型,结合文献调研获得的相关林分碳计量参数,预测出本区域退耕还林工程7种主要林分碳储量和年碳储量未来变化。结果表明:西南地区退耕还林工程主要林分总碳储量在2020、2030、2040、2050和2060年分别为52.98、73.88—80.57、73.62—102.16、88.41—115.17和77.15—123.36TgC,年总碳储量则分别为3.15、-1.11—2.45、-3.92—1.95、2.08—0.96和0.25—0.73TgC,到2060年华山松、马尾松、柳杉、杉木、柏树、杨树和桉树7种林分碳汇潜力在无采伐情景下分别达到:13.01、15.01、13.44、24.13、28.05、15.63和14.09TgC,可对本地区森林碳汇功能产生明显影响。     

碳汇目标下农户森林经营最优决策及碳汇供给能力——基于浙江和江西两省调查

增加森林碳汇已成为应对气候变化的重要举措.基于浙江和江西两省农户调研数据,以杉木为案例树种,引用生长模型、修正的Faustmann模型碳密度和价格数据,对单一和碳汇木材复合经营目标下的杉木最佳轮伐期和林地期望值进行比较研究,并模拟了不同碳价格和利率水平下的变化,同时绘制了农户的碳汇供给曲线.可以发现,在碳汇林经营模式下,基于目前的杉木市场价格远高于碳价格的现实,农户的经营采伐决策并不会发生明显改变,从而导致在大范围的碳价格变动下碳汇的供给也没有显著增加,这也说明木材收益和碳收益的两个不同经营目标是协调的.同时,基于碳汇经营模式下的杉木林地期望值增长迅速,碳汇林地潜在投资价值巨大,也意味着森林碳汇对于土地利用改变可能会产生巨大影响.     

2000~2050年中国森林生物量碳库: 基于生物量密度与林龄关系的预测

中国森林具有林龄小、平均碳密度低、人工林面积大的特点, 因而具有很高的固碳潜力. 本文根据1994~1998和1999~2003年两期森林资源清查资料中各主要森林类型的林龄组、以及各林龄组的面积和蓄积数据, 分别为36种森林类型建立生物量密度与林龄之间的关系. 在此基础上, 结合中国林业发展规划, 预测到2050年中国森林(不包括经济林和竹林)的生物量碳汇潜力. 结果显示, 在自然生长状况下, 到2050年, 中国现有森林生物量碳库将由1999~2003年的5.86 Pg C增加到10.23 Pg C, 碳汇量为4.37 Pg C; 新造森林将增加碳汇2.86 Pg C; 2000~2050年中国现有森林与新造森林的生物量碳汇合计为7.23 Pg C, 平均年碳汇量为0.14 Pg C/a, 表明中国森林具有较大的碳汇潜力.     

天然林保护工程区近20年森林植被碳储量动态及碳汇(源)特征

分析近20年来天保工程区森林植被碳储量的动态变化及碳汇（源）特征，以期为我国天然林保护的政策制订和措施实施提供数据支撑。利用天然林资源保护工程区6-9次森林资源连续清查数据，把森林植被划分乔木林、灌木林、竹林、疏林地、散生木、四旁树，基于行业标准的生物量模型和碳计量参数、采用生物量加权平均法等方法，估算整个工程区和各省的森林植被总碳储量；对乔木林分起源、龄组、优势树种（组）估算碳储量和碳密度；量化森林植被总碳储量和乔木林碳储量随时间变化的消长，明确其碳汇/源特征。研究结果表明：6-9次清查，天保工程区森林植被总碳储量分别为2999 TgC、3254 TgC、3585 TgC和4097 TgC，年均增长率为1.65%、1.96%和2.70%；碳储量集中分布于我国东北和西南区域，其中四川碳储量最高，4期碳储量均占天保工程区总量20%以上；乔木林碳储量是森林植被碳储量的主体，每期占比均稳定在80%以上，其中天然林比例由94.67%下降至90.28%，人工林比例稳步上升，但到9次清查时其碳密度仍低于天然林50%；不同龄组间，中龄林碳储量最高，近熟林碳储量增长最快，碳密度从幼龄林到过熟林逐渐上升，4期趋势一致；乔木林中纯林碳储量占60%以上，大部分树种（组）碳储量和碳密度随时间推移而增加。7-9次清查，天保工程区森林植被总固碳量（当期相对于前期）分别为255.33 TgC、331.46 TgC和511.53 TgC，对全国森林植被总碳汇量的贡献由8次连清的53.78%上升到9次的67.46%，其中，乔木林对全国乔木林碳汇的贡献为68.71%；天保工程区内天然林对乔木林碳汇的贡献为75.90%；不同清查期，乔木林各龄组的碳汇变化较大，幼龄林和中龄林碳汇占比明显上升，近熟林和过熟林下降，9次清查时各龄组碳汇量大小顺序为：中龄林 > 近熟林 > 幼龄林 > 成熟林 > 过熟林；不同清查期，各个优势树种的碳汇/源表现不一，总体上，混交林的碳汇比例最大，到9次清查时，阔叶混交林和针阔混交林对乔木林碳汇的贡献分别为62.59%和17.23%，纯林中柏木碳汇贡献最大，为5.43%。天保工程区森林植被总碳储量随时间稳步增长，乔木林是总碳储量的主体，天然林是碳汇的主要来源，天然林保护增强了我国天然林碳汇的碳汇功能，促进了人工林碳汇作用提升，未来天保工程区碳汇潜力很大。     

区域生态保护修复碳汇潜力评估方法与应用——基于第一批山水林田湖草生态保护修复工程的研究

山水林田湖草生态保护修复工程是生态系统恢复的有效措施，借助生态保护与修复提升生态系统固碳潜力，无疑是土地利用碳减排的新路径。基于山水林田湖草沙综合整治视角，从生态系统的格局和质量两个方面评估了第一批山水林田湖草生态保护修复工程的实施效果，并借助InVEST模型定量化地分析了工程实施前后的生态系统碳汇能力。结果如下：(1)山水林田湖草生态保护修复试点工程加速了各类生态系统间的相互转化，主要表现为城镇生态系统的增加、农田生态系统的减少；工程区植被覆盖度整体提高，NDVI值平均水平不断上升、高值区逐步扩大，劣质、低质生态系统改造成果显著，陆地生态系统质量有效提升。(2)试点区生态系统碳汇能力和潜力得到有效改善，工程累积增加碳汇面积22.68%,其中工程实施前期增加碳汇面积18.06%,中后期增加面积4.62%;工程实施后2018年碳汇总量增加32.74 Tg, 2020年碳汇总量增加31.28 Tg,年均碳汇潜力的提升约1.24%;工程在增加生态系统质与量、碳汇潜力的巩固与提升上具有显著成效。分析结果表明，生态保护修复是实现“双碳”目标的必然选项，这也是生态保护修复在实现“双碳”目标中的基本...     

我国主要海域海水养殖碳汇能力评估及其影响效应——基于我国9个沿海省份面板数据

随着海水养殖业的碳汇功能逐渐被认识和肯定,海水养殖不再单是一项经济活动,而是对环境具有正向影响的碳汇生态活动。以我国沿海9个省份为例,选取海水养殖业碳汇主要贡献的贝类和藻类海产品,并按照各自的碳汇方式对我国沿海地区2008—2015年海水养殖碳汇能力测算,进一步将9个沿海省份按照主要海域划分为渤海、黄海、东海、南海,利用LMDI模型从海水养殖的结构效应和规模效应角度分析碳汇能力的区域差异和主要影响因素。研究结果显示,黄海沿岸海水养殖碳汇能力最强,南海沿岸海水养殖的碳汇转化比例最高,规模效应与我国沿海地区海水养殖碳汇能力始终呈正相关,结构效应的作用显著但不稳定。基于上述结论,我国沿海地区碳汇养殖业应首先提升碳汇养殖技术、稳定海水养殖产量,其次注重优化养殖结构,对碳汇潜力巨大的贝类多加关注。     

林业活动对区域森林生物量碳源汇格局的影响——以南平市为例

林业活动在一定程度上影响着区域森林的时空分布格局和碳汇/源功能。明确并量化林业活动对区域森林碳汇功能的影响与空间分布，对于区域森林碳汇提升和实现区域"碳中和"具有重要意义。以国家级生态示范区福建省南平市为例，以多期森林资源规划调查数据为基础，采用IPCC材积源-生物量法，基于土地利用类型的时空变化和林业活动类型划分，分类分析了南平市森林碳源和碳汇的空间分布特征，并量化了不同林业活动（一直保持为森林、人工造林、自然恢复、毁林和森林退化）对森林碳汇和碳源的影响。研究结果表明，2013年南平市森林碳储量总量为80.84Tg C，2020年森林碳储量总量增加至89.87Tg C，年均变化量为1.29Tg C/a （或4.73Tg CO₂/a）。平均胸径、公顷蓄积等林分因子是当前主要影响森林碳储量的因素。在其他影响因素中，暗红壤分布区的森林生物质碳密度较高而在水稻土分布区则较低；此外，高海拔、中等立地质量土地上的森林碳密度较高。对于不同林业活动，2013-2020年南平市一直保持为森林（森林经营）、自然恢复增加的天然林和人工造林分别使森林生物质碳储量增加了0.34Tg C/a、0.85Tg C/a和1.05Tg C/a，同期因毁林和森林退化导致森林生物质碳储量分别减少0.75Tg C/a和0.42Tg C/a，森林生物质碳储量净增加1.09Tg C/a （或3.98Tg CO₂/a），明显低于2013-2020森林碳储量净增量。对于土地利用变化较剧烈的区域，本文基于土地利用变化且区分林业活动路径的方法，能更准确地反映森林的碳汇和碳源及时空格局。2013-2020年间南平市一直保持为森林的生物质碳密度仅增长0.22Mg C hm^-2 a^-1，成熟林、过熟林面积占比增加使森林平均生长速率下降可能是主要原因。而同期通过自然恢复和人工造林使森林生物质碳密度分别增长4.00Mg C hm^-2 a^-1和4.10Mg C hm^-2 a^-1。优化龄组结构提升森林生长量、减少毁林和防止森林退化可以作为该区域未来森林增汇减排的有效举措。     

长江经济带林地和其他生物质碳储量及碳汇量研究

以全国林业应对气候变化碳汇计量监测体系建设结果数据为基础，应用森林碳库专项调查建立的碳计量模型和参数，结合历次森林资源清查成果等数据，估算了2020年长江经济带林地和其他生物质碳储量和碳汇量。研究表明：（1）2020年长江经济带林地碳储量24543.58 Tg C （其中森林植被碳储量为4372.85Tg C），散生木和四旁树等其他生物质碳储量329.59 Tg C。2020年长江经济带林地碳汇量81.81 Tg C/a （300.26Tg CO₂/a）、散生木和四旁树等其他生物质碳汇量6.60 Tg C/a （24.21 Tg CO₂/a）。无论是林地和其他生物质碳储量、碳汇量、还是森林植被碳储量，乔木林地所占比例最大（69%-85%）；长江经济带11个省市中，云南省最大，上海市最小；林地碳储量中土壤有机质碳库贡献最大（81.46%），林地碳汇量中生物量碳库贡献最大（90.99%）；林地碳汇量中"一直为林地的土地"产生碳汇量贡献最大（71.74%），其中一直为乔木林的土地产生的碳汇量占69.89%；（2）阐述了长江防护林工程、天然林资源保护工程、珠江防护林工程和沿海防护林工程4大重点生态工程对长江经济带碳储量和碳汇量的贡献，长江防护林工程贡献率最大（81%-83%），其次是天然林资源保护工程（32%-38%），珠江防护林工程和沿海防护林工程影响较小。分析了人工造林、中幼林抚育、次生林和低效林改造、退化林修复等生态保护修复措施对长江经济带碳储量和碳汇量的贡献，并提出了碳中和愿景下森林固碳增汇的有效途径。     

国内农业碳源/汇效应研究:视角、进展与改进

结构复杂、自然生态与社会经济过程交织、地域特征显著的农业碳源/汇效应存在基于内部结构、双重属性、区域尺度等多种研究视角。国内基于内部结构视角的农业碳源/汇效应研究多局限于种植业,且多以单一的碳源或碳汇研究为主;农业组分细化与组分关联的系统综合研究明显不足。在基于双重属性视角的研究中,自然生态视角侧重于碳吸收和直接碳排放,社会经济视角则聚焦于间接碳排放;由自然与经济相互割裂到相互融合的二元农业碳源/汇综合方法尚需深化。基于区域尺度视角的研究多集中在大中尺度和样地尺度,小尺度县域研究比较薄弱;农产品供应链关联的区域间碳流及减排值得关注。针对中国小规模家庭农场和种养关联的多种经营特征,农业碳源/汇效应研究应将农业产业组分、农产品碳源/汇构成解析与种养关联碳源/汇综合并重,发展和完善评估模型、提高参数本土化程度,追踪农产品生产、流通与消费等区域间碳流全过程。研究综述国内基于内部结构、双重属性和区域尺度等视角的农业碳源/汇效应研究进展,并提出基于我国农业经营特征的碳源/汇效应改进研究。     

石灰碳汇综述

以“碳失汇”科学之谜和碳捕集与封存技术发展为背景,从石灰碳化原理、影响因素和石灰在化工、冶金、建筑以及石灰窑灰处理等领域的利用方式,综述了石灰物质流动过程的碳汇研究.结果发现: 石灰材料和环境条件是影响碳化的主要因素;石灰碳汇主要集中在化工、冶金和建筑领域;已有研究侧重分析石灰碳汇的机理、影响因素,但缺乏系统的碳汇核算方法.今后的研究工作应从以下几方面加强: 从物质流动的角度出发,建立系统完整的石灰碳汇核算方法;量化我国乃至全球的石灰碳汇量,阐明石灰生产过程中排放的CO₂抵消比例;分析石灰碳汇对碳失汇的贡献比例,明晰部分失踪碳汇;推动石灰碳捕集与封存技术发展,为我国应对气候变化国际谈判提供科学依据.     

Quantifying carbon sequestration as a result of soil erosion and deposition: retrospective assessment using caesium-137 and carbon inventories

The role of soil erosion in the global carbon cycle remains a contested subject. A new approach to the retrospective derivation of erosion‐induced quantitative fluxes of carbon between soil and atmosphere is presented and applied. The approach is based on the premise that soil redistribution perturbs the carbon cycle by driving disequilibrium between soil carbon content and input. This perturbation is examined by establishing the difference between measured carbon inventories and the inventories that would be found if input and content were in dynamic equilibrium. The carbon inventory of a profile in dynamic equilibrium is simulated by allowing lateral and vertical redistribution of carbon but treating all other profile inputs as equal to outputs. Caesium‐137 is used to derive rates of vertical and lateral soil redistribution. Both point and field‐scale estimates of carbon exchange with the atmosphere are derived using the approach for a field subject to mechanized agricultural in the United Kingdom. Sensitivity analysis is undertaken and demonstrates that the approach is robust. The results indicate that, despite a 15% decline in the carbon content of the cultivation layer of the eroded part of the field, this area has acted as a net sink of 11 ± 2 g C m^?2 yr^?1 over the last half century and that in the field as a whole, soil redistribution has driven a sink of 7 ± 2 g C m^?2 yr^?1 (6 ± 2 g C m^?2 yr^?1 if all eroded carbon transported beyond the field boundary is lost to the atmosphere) over the same period. This is the first empirical evidence for, and quantification of, dynamic replacement of eroded carbon. The relatively modest field‐scale net sink is more consistent with the identification of erosion and deposition as a carbon sink than a carbon source. There is a clear need to assemble larger databases with which to evaluate critically the carbon sequestration potential of erosion and deposition in a variety of conditions of agricultural management, climate, relief, and soil type. In any case, this study demonstrated that the operation of erosion and deposition processes within the boundaries of agricultural fields must be understood as a key driver of the net carbon cycle consequences of cultivating land.     

省域视角下中国森林碳汇空间外溢效应与影响因素

森林碳汇空间相关性与溢出效应对林业产业的区域统筹发展具有重要作用，科学核算各地区的森林碳汇量并分析其空间关联特征是制定差异化碳汇发展政策的重要基础。以森林蓄积量扩展法核算我国31个省(市、自治区)1993—2018年6次森林资源清查期间的森林碳汇量，探究省域间森林碳汇量的相关性特征，并利用空间计量模型分析森林碳汇的外溢效应和影响因素。结果表明：(1)我国整体森林碳汇量不断增加，不同地区的森林碳汇量差别较大。西南省份和东北林区森林碳汇量处于第一梯队，上海和北京碳汇增速较快。(2)研究期间内的Moran′s I指数先呈现倒“V”形的变化特征，之后又以较为稳定的趋势上升，我国各地区的森林碳汇分布存在显著的空间关联性。(3)森林碳汇的空间外溢效应显著，根据空间杜宾模型将外溢效应分解为直接效应、间接效应和总效应。林业管理水平和森林蓄积水平对本地和相邻地区森林碳汇量有正向影响，林业产业发展水平对本地区的森林碳汇量有负向影响。综上，我国各地方政府对差异化林业碳汇政策的制定和执行应兼顾区域因素，以我国林业政策的总体空间规划来综合统筹各区域森林政策，在“山水林田湖草沙”的命运共同体理念引领下，实现林业的...     

单细胞原生生物在海洋碳汇研究中的重要性和展望

海洋是地球上最大的碳库,通过对CO~2的固定以及与大气物质和能量的交换,海洋对全球气候的变化起到关键的调控作用。随着全球气候变化的加剧,增加海洋碳汇已经成为应对全球气候变化的热门研究课题和主要途径之一。海洋微型生物在海洋的固碳过程及碳循环中起到关键的作用,对海洋碳汇意义重大。本文综述了一类重要的海洋微型生物——单细胞原生生物在海洋碳汇研究中的重要性,分析了其中的代表——网粘菌门(Labyrintholomycota)原生生物在海洋碳循环和次级生产中的意义,并从清楚地认识海洋碳汇的过程和机制方面,提出未来该领域急需解决的科学问题和可能的研究方案,为丰富海洋碳汇研究的生物学基础提供理论依据。     

Biomass carbon stocks in China’s forests between 2000 and 2050: A prediction based on forest biomass-age relationships

China’s forests are characterized by young forest age, low carbon density and a large area of planted forests, and thus have high potential to act as carbon sinks in the future. Using China’s national forest inventory data during 1994–1998 and 1999–2003, and direct field measurements, we investigated the relationships between forest biomass density and forest age for 36 major forest types. Statistical approaches and the predicted future forest area from the national forestry development plan were applied to estimate the potential of forest biomass carbon storage in China during 2000–2050. Under an assumption of continuous natural forest growth, China’s existing forest biomass carbon (C) stock would increase from 5.86 Pg C (1 Pg=10¹⁵ g) in 1999–2003 to 10.23 Pg C in 2050, resulting in a total increase of 4.37 Pg C. Newly planted forests through afforestation and reforestation will sequestrate an additional 2.86 Pg C in biomass. Overall, China’s forests will potentially act as a carbon sink for 7.23 Pg C during the period 2000–2050, with an average carbon sink of 0.14 Pg C yr⁻¹. This suggests that China’s forests will be a significant carbon sink in the next 50 years.