陆地植被的固碳功能与适用于碳贸易的生物固碳方式

碳贸易的核心问题是要有足够的碳封存量在抵消CO₂的排放之后还能有碳额度进入市场买卖。该文结合固碳概念,从固碳技术、减量成本、对生态系统碳汇功能的影响等多方面对目前存在的和有潜力的各种减排与固碳途径进行了比较分析,认为陆地植被对CO₂的吸收是最安全有效的固碳过程,它们能够在一定的浓度范围内吸收CO₂,从而节省分离、提纯等技术的费用。进而该文分别对森林、草地、农田等3种陆地植被的固碳功能与不同固碳策略对固碳效果的影响两个方面进行详细具体的比较分析,得出森林生态系统具有强大的碳吸收能力,草地与农田土壤有机碳库在固碳方面的作用也十分显著。最后结合我国实际,提出4项适用于碳贸易的生物固碳方式,即保护天然林,推广种植速生丰产人工林;保育天然草地、建设人工草地;建立规模化沼气产业链;注重利用边际土地种植生物质能源,促进生物质能源的开发。     

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。     

服务双碳目标的中国人工林生态系统碳增汇途径

中国在相对较低的经济发展水平条件下提出了"碳达峰、碳中和"目标，在全球气候治理中起着关键作用。中国是全球人工林面积最多的国家，中国森林生态系统碳储量增加的主要贡献者是人工林，是中国陆地碳汇的主要来源，具有较高的碳汇增长潜力，加强人工林碳增汇方案研究对中国实现"碳达峰、碳中和"目标具有非常重要的作用。研究梳理了中国人工林生态系统碳汇能力提升的主要因子和环节，分别从增加碳汇强度型增汇、保护修复型增汇、减少碳排放型增汇、技术提高型增汇和市场引领型增汇5个方面提出了12条人工林碳增汇途径，以期为中国实现"碳达峰、碳中和"目标作出更大贡献。     

安徽省森林碳储量现状及固碳潜力

为阐明安徽省不同林龄的森林生态系统的碳储量现状, 以及现有自然环境条件下顶极森林生态系统的固碳潜力, 采用野外样地调查和BIOME4模型方法对此进行研究。安徽省森林生态系统的现状总碳储量为714.5 Tg C, 其中植被碳402.1 Tg C、土壤碳312.4 Tg C。从幼龄林至过熟林的生长过程中, 森林生态系统的总碳密度和植被碳密度都呈现增长趋势。但土壤碳密度从幼龄林至近熟林阶段呈增加趋势, 近熟林以后出现减少趋势。安徽省幼龄林和中龄林占森林总面积的75%, 若幼、中龄林发展到近熟林阶段, 将增加125.4 Tg C。BIOME4模拟显示: 当森林发展到气候顶极森林时, 安徽省森林生态系统将增加245.7 Tg C, 即总固碳潜力包括植被固碳153.7 Tg C, 土壤固碳92.0 Tg C。     

四川省森林植被固碳经济价值动态

<正>确估算森林植被固碳经济价值可为森林生态系统的生态效益评价提供基础数据。利用1997年和2014年两期四川省森林资源清查数据,依据不同森林类型的生物量与蓄积量回归方程和支付意愿法,估算了四川省两个时期森林植被的固碳经济价值。结果表明,从1997年到2014年,四川省森林植被固碳经济价值由703.17亿元增长到865.75亿元,净增长162.58亿元,年均增长9.56亿元,年均增长率为1.36%;在两个时期,云冷杉林的固碳经济价值比重最大,分别占总固碳经济价值的54.82%和46.62%,表明云冷杉森林植被类型在全省森林植被固碳经济价值中占有重要的地位;四川省天然林和人工林植被的固碳经济价值均呈增加趋势,并且人工林植被固碳经济价值年均增长速率(7.42%)明显高于天然林(1.03%);四川省森林植被固碳经济价值总体上随林龄的增加而增加。研究结果说明,实施包括天然林保护工程在内的森林保护和经营管理措施对提高森林植被的固碳经济价值具有重要的作用。     

基于自然的碳达峰、碳中和解决方案：关键议题

实现碳达峰、碳中和是我国生态文明建设的重点战略方向。按照“目标设计-要素布局-方案实施”的基本逻辑，可以对碳达峰、碳中和的工作要点进行系统梳理。基于自然的解决方案(Nature-based Solutions, NbS)是国际社会普遍认可的生态恢复前沿理念，具备可持续性、系统性、尺度性、适应性四方面核心特质，能够有效回应“双碳”目标的工作要求。碳达峰、碳中和与NbS在目标导向和实践思路上高度契合，二者均以可持续发展为主要目标，NbS八项实施准则亦能够为“双碳”工作的积极推进提供全面系统的行动框架。结合NbS实施准则，具体提出基于自然的碳达峰、碳中和八大关键议题：(1)统筹减污降碳协同增效的政策体系；(2)强化尺度级联的传导机制；(3)构建基于自然的固碳途径；(4)完善多元化的碳汇交易；(5)兼顾社会公平的参与机制；(6)促进基于权衡的路径选择；(7)创新动态连续的监测手段；(8)推动NbS在“双碳”领域主流化，以期支撑国家碳达峰、碳中和可持续解决方案的落实。     

基于生态系统服务供需的临沂市固碳生态网络构建

碳排放的加剧是全球变暖的重要原因之一,城市作为碳排放的重点区域急需提升整体固碳能力。固碳服务可在供给与需求区域之间依靠大气的流通实现相邻区域间生态系统服务的转移。本研究以临沂市为例,应用最小累积阻力模型提取供需匹配路径并进行固碳生态网络的构建。结果表明：研究区域固碳服务供给量较高的区域位于北部和南部,现有供给总量约可解决60%的需求总量;供需空间分布不平衡,仍有54%的可解决周边固碳需求的区域被闲置;优化供需匹配路径能保持较好的物质能量传播效率,成本较低,潜在固碳能力较强的路径位于研究区中部和西北部。在固碳生态网络的建设中,需加强固碳服务供给端的保护与修复,实现固碳服务需求端的减碳排与强固碳,并做到供需匹配路径的优化与协调。该方法通过生态系统服务供给过剩区域为周边高需求区域提供服务,优化整体资源配置,可提升区域固碳能力。     

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。     

青海省森林乔木层碳储量现状及固碳潜力

为阐明青海省森林生态系统乔木层植被碳储量现状及其分布特征, 该研究利用240个标准样地实测的乔木数据, 估算出青海省森林生态系统不同林型处于不同龄级阶段的平均碳密度, 并结合青海省森林资源清查资料所提供的不同龄级的各林型面积, 估算了青海省森林生态系统乔木层的固碳现状、速率和潜力。结果表明: 1) 2011年青海省森林乔木层平均碳密度为76.54 Mg·hm ^-2, 总碳储量为27.38 Tg。云杉(Picea spp.)林、柏木(Cupressus funebris)林、桦木(Betula spp.)林、杨树(Populus spp.)林是青海地区的主要林型, 占青海省森林面积的96.23%, 占青海省乔木层碳储量的86.67%, 其中云杉林的碳储量(14.78 Tg)和碳密度(106.93 Mg·hm ^-2)最高。按龄级划分, 乔木层碳储量表现为过熟林>中龄林>成熟林>近熟林>幼龄林。2)青海省乔木层总碳储量从2003年的23.30 Tg增加到2011年的27.38 Tg, 年平均碳增量为0.51 Tg·a ^-1。乔木层固碳速率为1.06 Mg·hm ^-2·a ^-1, 其中柏木林的固碳速率最大(0.44 Mg·hm ^-2·a ^-1); 桦木林的固碳速率为负值(-1.06 Mg·hm ^-2·a ^-1)。3)青海省乔木层植被固碳潜力为8.50 Tg, 其中云杉林固碳潜力最高(3.40 Tg)。该研究结果表明青海省乔木层具有较大的固碳潜力, 若对现有森林资源进行合理管理和利用, 将会增加青海省森林的碳固存能力。     

秦岭山地碳中和空间服务范围及其模拟预测

在当前碳中和背景下,秦岭山地碳中和的量化及其空间服务范围的测算对于碳中和合理规划和快速实现具有重要意义。采用IUEMS （Intelligent Urban Ecosystem Management System）系统对秦岭山地的固碳量进行核算,利用DMSP/OLS （Defense Meteorological Satellite Program/Operational Linescan System）和NPP-VIIRS （Net Primary Productivity-Visible infrared Imaging Radiometer）夜间灯光数据和各地市的能源消耗数据通过模型拟合对秦岭山地碳排放量进行空间量化,基于固碳量和碳排放量得到秦岭山地空间碳中和量。利用PLUS （Patch-generating Land Use Simulation Model）模型模拟了2030和2050年的碳中和空间分布,结合常见气体扩散系数计算得到常温常压下秦岭山地碳中和对周边区域的服务范围。结果表明：2000-2020年秦岭山地固碳量呈现上升的趋势,大部分区域不同时间尺度上的固碳速率呈正向趋势,空间上秦岭山地中西部区域固碳量整体较大;对秦岭固碳量影响较大的地形特征为海拔1200m左右、斜坡、半阳坡和半阴坡;研究区内碳排放量空间上整体较低,碳排放低值区面积占到了秦岭总面积的90%,碳排放较大区域主要位于秦岭北坡的城区区域,时间上碳排放量最大值为先增加后减少的变化趋势;2000-2050年秦岭山地碳汇服务范围为174-262.63km,服务范围在空间上呈逐渐扩大趋势,2030年后其扩大程度将略有减少。     

面向森林碳汇供给的企业减排路径选择机理与政策模拟

采用我国碳交易试点省市中钢铁、火电、化工3个碳排放密集型行业89家企业2759个减排单位为样本,通过构建企业减排路径选择模型,模拟分析面向森林碳汇供给的企业在不同减排政策影响下的减排路径及其行业差异。研究表明：（1）企业购买森林碳汇、技术减排和购买配额的成本分别为210元/t、319元/t和158元/t,因边际减排成本不同,行业间企业减排路径选择受减排政策的影响存在明显差异;（2）为激励企业购买森林碳汇以抵消碳排放,应对不同行业企业采取有差别的政策,综合考虑补贴投入和激励效果,应分别对火电企业实施102元/t的技术减排补贴,对化工企业给予技术减排补贴和购买森林碳汇补贴各83元/t,对钢铁企业购买森林碳汇进行168元/t的补贴;（3）在以上分行业施策的影响下,3个行业企业经不同减排路径成本比较后,均将有约50%的减排单位选择购买森林碳汇。结合国家应对气候变化战略目标和各行业发展规律,研究结果为积极引导企业节能减排、充分挖掘森林碳汇市场潜力、减小企业减排成本压力等提供了科学依据。     

“双碳”目标下山水林田湖草沙一体化保护和修复工程优先区与技术策略研究

巩固与提升生态系统碳汇能力是实现碳达峰、碳中和目标的重要途径之一。生态保护修复对生态系统固碳增汇有着重要影响。2016—2021年,财政部、自然资源部、生态环境部在我国27个省(自治区、直辖市)共支持了三批山水林田湖草生态保护修复工程试点和第一批山水林田湖草沙一体化保护和修复工程,共35个山水工程。通过分析已部署的35个山水工程布局的空间特征和碳汇效益,结合国家重点关注的生态保护修复区域、全国重要生态系统保护和修复重大工程分布、生态系统碳汇重要区域和敏感区域,探索“双碳”目标下山水工程布局优先区及生态保护修复技术策略。研究发现山水工程的碳汇效益具有空间差异性,且山水工程优先区主要依次分布在青藏高原生态屏障区、东北森林带、长江重点生态区(含川滇生态屏障)、南方丘陵山地带、黄河重点生态区(含黄土高原生态屏障)、北方防沙带等的森林、高原草地、荒漠、岩溶地区等区域。基于此,提出未来山水工程在不同区域的技术策略。在森林生态系统为主地区,不仅要提高森林覆盖度、森林质量,还应当加强生物多样性的保护和土壤碳汇能力的提升;在高原草原及冻土地区应加强草地退化和冻土监测,提高草地质量;在西北荒漠化地区加强碳...     

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。     

森林经营与管理下的温室气体排放、碳泄漏和净固碳量研究进展

森林在减缓全球气候变化和大气CO₂浓度升高上具有重要作用.森林经营与管理下的新造林和森林保护具有显著的固碳功能,其中,新造林和森林保护的固碳速率分别为0.04～7.52、0.33～5.20 t C·hm^-2·a^-1.同时,营造林过程中物资的生产和运输导致边界内产生温室气体排放;营造林导致的活动转移、市场效应和生态环境变化导致边界外产生碳泄漏.本文综述了国内外森林经营与管理活动边界内温室气体排放源的界定、计量方法、温室气体排放量与排放速率;边界外碳泄漏的类型、计量方法与碳泄漏量;净固碳量以及温室气体排放和碳泄漏对固碳的抵消强度.边界内温室气体排放对固碳的抵消强度为0.01%～19.3%,进一步考虑碳泄漏时可增至95%.若仅考虑森林经营与管理在边界内直接产生的温室气体排放与可测量的活动转移碳泄漏,森林经营与管理具有较好的净固碳效益,且相比于农田固碳措施在温室气体净减排方面具有更好的应用前景.随着我国各项重大生态工程新一期的开展和对工程固碳效益的关注,为增加重大生态工程对温室气体的净减排量,有必要在工程开展前进行合理规划、在工程开展过程中加强控制和监测以减少工程实施导致的边界内温室气体排放和边界外碳泄漏.     

Vegetation carbon sequestration in Chinese forests from 2010 to 2050

Forests store a large part of the terrestrial vegetation carbon (C) and have high C sequestration potential. Here, we developed a new forest C sequestration (FCS) model based on the secondary succession theory, to estimate vegetation C sequestration capacity in China's forest vegetation. The model used the field measurement data of 3161 forest plots and three future climate scenarios. The results showed that logistic equations provided a good fit for vegetation biomass with forest age in natural and planted forests. The FCS model has been verified with forest biomass data, and model uncertainty is discussed. The increment of vegetation C storage in China's forest vegetation from 2010 to 2050 was estimated as 13.92 Pg C, while the average vegetation C sequestration rate was 0.34 Pg C yr^?1 with a 95% confidence interval of 0.28–0.42 Pg C yr^?1, which differed significantly between forest types. The largest contributor to the increment was deciduous broadleaf forest (37.8%), while the smallest was deciduous needleleaf forest (2.7%). The vegetation C sequestration rate might reach its maximum around 2020, although vegetation C storage increases continually. It is estimated that vegetation C sequestration might offset 6–8% of China's future emissions. Furthermore, there was a significant negative relationship between vegetation C sequestration rate and C emission rate in different provinces of China, suggesting that developed provinces might need to compensate for undeveloped provinces through C trade. Our findings will provide valuable guidelines to policymakers for designing afforestation strategies and forest C trade in China.     

Exogenous carbon turnover within the soil food web strengthens soil carbon sequestration through microbial necromass accumulation

Exogenous carbon turnover within soil food web is important in determining the trade-offs between soil organic carbon (SOC) storage and carbon emission. However, it remains largely unknown how soil food web influences carbon sequestration through mediating the dual roles of microbes as decomposers and contributors, hindering our ability to develop policies for soil carbon management. Here, we conducted a ¹³C-labeled straw experiment to demonstrate how soil food web regulated the residing microbes to influence the soil carbon transformation and stabilization process after 11 years of no-tillage. Our work demonstrated that soil fauna, as a “temporary storage container,” indirectly influenced the SOC transformation processes and mediated the SOC sequestration through feeding on soil microbes. Soil biota communities acted as both drivers of and contributors to SOC cycling, with 32.0% of exogenous carbon being stabilizing in the form of microbial necromass as “new” carbon. Additionally, the proportion of mineral-associated organic carbon and particulate organic carbon showed that the “renewal effect” driven by the soil food web promoted the SOC to be more stable. Our study clearly illustrated that soil food web regulated the turnover of exogenous carbon inputs by and mediated soil carbon sequestration through microbial necromass accumulation.     

中国退耕还林工程温室气体排放与净固碳量

基于退耕还林工程建设期(2000—2010年)营造林过程边界内碳成本和边界外碳泄漏的计算,分析退耕还林工程及各区域碳成本和碳泄漏的年际变化、碳成本和碳泄漏的组成特征以及净固碳量的变化特征.结果表明: 退耕还林工程建设期内,西北地区、西南地区、东北地区、华北地区、中南华东地区的碳成本分别为3.38、3.64、1.03、1.66、4.38 Tg C,合计14.09 Tg C;碳泄漏分别为21.33、4.60、5.50、1.32、3.78 Tg C,合计36.53 Tg C.退耕还林工程及各区域工程措施碳成本组成特征较为一致,造林引起的碳排放是各区域最大的工程措施碳成本,其中退耕地造林是主要的造林碳成本来源.在各种物资消耗中,肥料引起的碳排放是各区域最大的物资碳成本,其次为建材,而燃油、灌溉和药剂产生的碳排放占各区域碳成本总量的比例仅为10%左右.退耕还林工程的实施在工程边界内外共产生温室气体50.62 Tg C,抵消了工程固碳效益的19.9%;在西北地区、西南地区、东北地区、华北地区和中南华东地区的抵消作用分别为38.9%、10.4%、26.1%、8.9%和15.5%.退耕还林工程建设期内的净固碳量为203.50 Tg C,年均净固碳量为18.50 Tg C·a^-1.碳成本和碳泄漏对退耕还林工程固碳的抵消较小,退耕还林工程在我国温室气体减排和全球气候变暖减缓上做出了巨大贡献.经济林营造采用精准施肥和为退耕还林工程区农户提供可替代的维持生存的方法是分别减少碳成本和碳泄漏的可能措施.     

Current stocks and potential of carbon sequestration of the forest tree layer in Qinghai Province,China

为阐明青海省森林生态系统乔木层植被碳储量现状及其分布特征, 该研究利用240个标准样地实测的乔木数据, 估算出青海省森林生态系统不同林型处于不同龄级阶段的平均碳密度, 并结合青海省森林资源清查资料所提供的不同龄级的各林型面积, 估算了青海省森林生态系统乔木层的固碳现状、速率和潜力。结果表明: 1) 2011年青海省森林乔木层平均碳密度为76.54 Mg·hm ^-2, 总碳储量为27.38 Tg。云杉(Picea spp.)林、柏木(Cupressus funebris)林、桦木(Betula spp.)林、杨树(Populus spp.)林是青海地区的主要林型, 占青海省森林面积的96.23%, 占青海省乔木层碳储量的86.67%, 其中云杉林的碳储量(14.78 Tg)和碳密度(106.93 Mg·hm ^-2)最高。按龄级划分, 乔木层碳储量表现为过熟林>中龄林>成熟林>近熟林>幼龄林。2)青海省乔木层总碳储量从2003年的23.30 Tg增加到2011年的27.38 Tg, 年平均碳增量为0.51 Tg·a ^-1。乔木层固碳速率为1.06 Mg·hm ^-2·a ^-1, 其中柏木林的固碳速率最大(0.44 Mg·hm ^-2·a ^-1); 桦木林的固碳速率为负值(-1.06 Mg·hm ^-2·a ^-1)。3)青海省乔木层植被固碳潜力为8.50 Tg, 其中云杉林固碳潜力最高(3.40 Tg)。该研究结果表明青海省乔木层具有较大的固碳潜力, 若对现有森林资源进行合理管理和利用, 将会增加青海省森林的碳固存能力。