城市温室气体排放清单编制研究进展

温室气体排放清单是目前最常用的城市碳排放核算方法,有助于在大尺度上了解城市不同行业或部门的温室气体排放情况.然而,中国城市温室气体清单研究刚刚起步,研究成果还不多,尚缺乏系统、规范的城市温室气体研究方法和指标体系.概述了城市温室气体排放清单的主要参考编制方法,介绍了国内外城市温室气体清单的编制情况,对目前城市温室气体清单编制的特点进行了分析,总结了城市温室气体清单与国家温室气体清单在关键排放源、编制模式、方法体系等方面的差异;在此基础上结合我国城市实际,对适合中国城市的温室气体清单编制方法进行了探索,并针对清单编制过程中存在的具体问题提出了建议;最后对未来城市温室气体清单的发展趋势进行了展望,以期为中国温室气体清单编制及研究提供借鉴.     

全球温室气体排放概况

全球温室气体排放概况曹志平（中国农业大学资源与环境学院生态系,北京１０００９４）ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆＧｌｏｂａｌＥｍｉｓｓｉｏｎｓｏｆＧｒｅｅｎｈｏｕｓｅＧａｓ．ＣａｏＺｈｉｐｉｎｇ（ＣｏｌｅｇｅｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍ...     

生物炭影响农田温室气体排放的研究进展

针对生物炭在农业生产中对温室气体排放的影响问题,论文综述了近几年有关生物炭对农田生态系统CO2、CH4和N2O三种主要温室气体排放的影响研究,发现生物炭总体上可以减少温室气体的排放,但其实际效果受生物炭种类、土壤理化性质和微生物活性与丰度等多种因素的影响。为此,本文进一步总结了生物炭影响农田系统温室气体排放的作用机理。提出了三条可能机制:(1)生物炭疏松多孔,具有吸附性,依靠自身的吸附作用吸收土壤中的温室气体;(2)生物炭能改变土壤理化性质,使土壤疏松,团聚体和固体物含量提升,抑制土壤矿化,固碳能力提升,吸附性增强;(3)生物炭能改善土壤微生物的生存环境,提高土壤微生物的丰度和活性,微生物活动增强,可以更多地固定土壤中的氮,影响温室气体的排放。通过生物炭途径可助力农业碳减排。     

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。     

产业园区温室气体排放清单

温室气体排放所导致的全球气候变化是国际社会长期关注的热点问题,它严重限制了人类社会的发展并威胁着人类的生存。产业园区通常集中了一个区域主要的生产要素与生产能力,也代表着特定产业在该区域的发展水平,理应作为发展低碳经济的基础单元和减少温室气体排放的重要控制点,也可以成为解决区域资源、环境问题的突破口。明确了产业园区温室气体排放的系统边界和内部结构,梳理了产业园区全生命周期温室气体排放行为,综合考虑产业园区能源消耗、工业生产、物质材料消耗、仪器设备投入、废弃物处理处置、景观绿化等过程,建立产业园区温室气体排放核算方法,并对案例园区进行了清单分析。结果表明:案例园区整个生命周期的温室气体排放量为1872177 t CO2-eq,其中运行管理阶段占全生命周期排放的比例最高,为95.35%。建设阶段的温室气体排放总量中建筑材料消耗引起的排放占到96.95%,主要集中在建筑工程、内部装修工程和外部装饰工程3个环节。运行管理阶段电力消耗、热力消耗和污水处理过程的排放量占到总量的98.69%。根据核算及分析结果提出了案例园区在建设和运行管理阶段实现温室气体减排的建议。     

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。     

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.     

再生稻田温室气体排放特征及碳足迹

研究中国东南区域不同稻作方式对水稻生产过程中稻田温室气体排放特征及其碳足迹的影响,对促进水稻可持续生产有重要意义。本研究以当前推广的常规稻‘佳辐占'和杂交中稻‘甬优2640'为材料,构建4种适合福建不同生态类型区的稻作模式: 1) 双季稻,早稻和晚稻均种植佳辐占(D-J);2) 早熟再生稻,头季稻和再生季稻均种植佳辐占(R-J);3) 中熟再生稻,头季稻和再生季稻均种植甬优2640(R-Y);4) 单季晚稻,与中熟再生季稻同期抽穗的单季晚稻,种植甬优2640(S-Y)。采用密闭静态暗箱观测法和气相色谱法分别收集并检测稻田土壤温室气体排放量,借用生命周期法对不同稻作方式产生的直接和间接温室气体排放总量(即碳足迹)进行数据采集与比较分析。结果表明: 不同稻作方式稻田温室气体排放特征均表现为生育前期排放量较低,到孕穗期前后达到高峰后又下降,即全生育期呈前高后低的双峰曲线,其中早稻或头季稻达到的第1个峰值较相应晚稻或再生季稻的第2个峰值高。不同稻作模式稻田温室气体排放总量差异显著。各种植模式全球增温潜势(GWP)表现为:R-Y>D-J>S-Y>R-J,温室气体排放强度(GHGI)表现为:D-J>S-Y>R-Y>R-J;与双季稻模式相比,佳辐占再生稻模式GWP和GHGI分别降低26.1%和14.1%;与同期抽穗的单季晚稻相比,甬优2640再生季稻稻田GWP和GHGI分别降低74.3%和56.7%。不同稻作模式下水稻单位产量碳足迹为0.38~1.08 kg CO₂-eq.·kg^-1,其中双季稻模式下最高,再生稻模式下甬优2640的单位产量碳足迹最低。不同稻作模式产生的碳足迹主要来源于CH₄,其贡献率高达44.2%~71.5%。可见,再生稻种植模式能显著降低水稻全球增温潜势和碳排放强度。选用高产低碳排放的水稻优良品种并配套科学栽培技术,是有效降低稻田CH₄排放量和碳足迹、促进再生稻生产可持续发展的关键。     

草原畜牧业温室气体排放现状、问题及展望

草原畜牧业生产系统是一个涉及环境、经济、社会多层面、且系统内部气候-土壤-草地-家畜-管理之间相互作用的复杂的社会生态系统。草原不仅为人类提供所需要的肉奶,也提供了多种生态系统服务。然而,草原畜牧业也是主要的温室气体排放源之一。减缓畜牧业温室气体排放的研究已成为当前气候变化科学研究关注的焦点。综述了国内外草原畜牧业温室气体排放研究现状,指出现有研究的不足主要集中在以下3个方面：（1）虽然生命周期评价方法广泛应用于草原畜牧业温室气体排放研究,但是存在诸多问题,导致目前的研究框架体系尚不完善,特别体现在以下几方面：是否考虑外部输入、是否考虑土壤有机碳、畜牧业温室气体排放强度指标的选择等;（2）缺乏单一环节减缓措施对草原畜牧业整体温室气体减排效果的研究;（3）目前对影响草原畜牧业温室气体排放强度的因素主要集中在生态系统层面的分析,忽略了社会系统的作用,无法反映社会系统与生态系统的相互反馈机制,导致机制阐释不完善。综上所述,未来仍需从以下三方面开展研究：（1）完善草原畜牧业研究框架体系及提升研究方法;（2）加强对单一环节减缓措施对草原畜牧业温室气体整体减排效果的综合评价;（3）基于社会生态系统的角度深入研究影响草原畜牧业温室气体排放强度差异的机制。一方面,这有助于深入理解草原畜牧业温室气体排放强度情况,也为低碳型草原畜牧业发展政策的制定提供思路借鉴;另一方面对于科学合理的可持续利用草场和恢复草地生态环境均具有重要意义。     

中国主要农作物种植农药施用温室气体排放估算

过去30年来我国农作物的播种面积并未产生太大变化,但病虫害的发生和防治次数却不断增加。根据6种中国主要农作物的病虫害发生情况,收集了相应的农药用量及其制造的温室气体排放量数据,估算了中国主要农作物在种植过程中,因对病虫害使用杀虫剂和杀菌剂而产生的温室气体排放量现状。结果表明,我国主要农作物小麦、水稻、玉米、马铃薯、油菜和棉花的每公顷病虫害防治时使用农药所产生的温室气体排放量分别是9.19(1.86—23.24)、20.54(2.03—50.95)、10.38(3.45—19.32)、5.91(2.15—18.34)、10.84(8.10—13.62)、19.51(5.11—49.01)kg CE hm~(-2)a~(-1),即水稻和棉花最高;但论单产农药温室气体排放量,则油菜和棉花远高于其余4种粮食作物。每年小麦、水稻、玉米、马铃薯、油菜和棉花的病虫害防治使用农药所产生的总温室气体排放量分别是220.8(44.7—558.4)、606.7(60.0—1505.1)、336.4(112.0—606.3)、30.9(11.2—96.0)、79.5(59.4—99.8)、96.4(25.2—242.2)Gg CE,总计1.37(0.31—3.13)Tg CE。将以上6种作物的病虫害防治情况外推到全国农作物,则我国一年因为农作物病虫害防治而产生的温室气体排放量为2.13(0.48—4.85)Tg CE。另外由于缺乏草害面次数据而没有包括除草剂本分,所以以上数字仍是低估。病虫害防治由于作物本身、防治对象、防治方法以及药剂用量的固有差异,导致农作物病虫害防治的温室气体排放量计算结果存在着较大的不确定性,目前基于自下而上农户调查的估算方法无法克服这些问题,更精确的估算需要自上而下的企业级调查数据。     

土地利用变化对土壤温室气体排放通量影响研究进展

土壤是大气中主要温室气体(如CO2、CH4和N2O)重要的源或汇,土地利用方式的改变将会导致土壤相关微环境及其生理生化过程发生改变,从而显著影响土壤中温室气体的产生与排放。在全球变化和土地利用大幅度改变的背景下,国际上已逐步开展了关于土地利用变化对土壤温室气体通量的研究。本文在简要介绍土地利用变化与土壤温室气体通量研究的基础上,重点论述了农田、草地和森林互换、湿地向农田转变、不同土地利用类型(森林、草地、湿地和农田)内部变化对3种土壤温室气体排放的影响,并从3种土壤温室气体产生的关键过程简单阐述其主要影响机理。根据目前研究中存在的不足,提出了今后需要加强的领域,以期更好地揭示土地利用变化对土壤温室气体通量的影响及作用机理,为今后深入开展相关研究提供参考。     

基于LEAP的厦门市节能与温室气体减排潜力情景分析

城市是人类社会经济活动的中心,聚集了世界一半以上的人口。在城市发生的温室气体排放量占全球排放总量的75%左右,因此在城市这个尺度上研究温室气体减排意义重大。从城市这个尺度出发,以厦门市为实际研究案例,应用LEAP模型进行节能减排政策情景分析,定量分析评价城市节能减排潜力,并详细分析各种控制情景和各部门的节能减排贡献率。研究结果显示:在综合控制情景下,厦门能源消费总量年均增长率、万元地区生产总值能耗和温室气体排放总量年均增长率都有所下降;清洁燃料替代措施节能减排效果最好,工业部门节能减排潜力最大;优化能源使用结构蕴藏巨大减排潜力。     

鼎湖山针阔叶混交林地表温室气体排放的日变化

利用静态箱 -气相色谱法对鼎湖山针阔叶混交林地表 3种温室气体 CO2 、CH4 、N2 O通量进行了原位观测 .结果表明 ,鼎湖山针阔叶混交林地表为 CO2 、N2 O的排放源 ,为 CH4 的弱汇 ,通量日变幅分别是 4 88.99～ 70 0 .5 7,0 .0 4 9～ 0 .10 8mg/ (m2· h)和- 0 .0 2 5～ - 0 .0 5 3mg/ (m2 · h) ;地表凋落物分解释放 CO2 约占总排放的 1/ 3;凋落物层和林下灌木对 CH4 和 N2 O的通量无明显影响 ;CO2 、N2 O的 9∶ 0 0观测值与其日平均值有明显差异     

中国氮磷钾肥制造温室气体排放系数的估算

通过收集、整合国内相关数据,推算了符合中国目前情况的各种氮肥、磷肥和钾肥的制造过程中的温室气体排放系数(从原料到工厂大门)。结果显示,我国平均水平的氮肥制造碳排放系数为:合成氨(液氨)1.672 t CE/t N,尿素2.041 t CE/t N,碳铵1.928 t CE/t N,硝酸铵4.202 t CE/t N,氯化铵2.220 t CE/t N,氮肥综合系数为2.116 t CE/t N。我国一般水平的磷肥制造碳排放系数为:重钙0.467 t CE/t P2O5,磷酸二铵1.109 t CE/t P2O5,磷酸一铵0.740 t CE/t P2O5,普钙0.195 t CE/t P2O5,钙镁磷肥2.105 t CE/t P2O5,磷肥综合系数为0.636 t CE/t P2O5。我国先进水平的钾肥制造碳排放系数为:氯化钾0.168 t CE/t K2O,硫酸钾0.409 t CE/t K2O(其中罗钾法硫酸钾0.443 t CE/t K2O、曼海姆法硫酸钾0.375 t CE/t K2O),钾肥综合系数为0.180 t CE/t K2O。我国大部分氮磷钾肥的温室气体排放系数普遍为欧美平均水平的2倍左右,因此利用国外系数来估算我国的农业温室气体排放量将严重低估化肥施用的影响。     

冻融作用对土壤温室气体产生与排放的影响

土壤冻融交替是中、高纬度和高海拔地区常见的自然现象,土壤在冻融期间会经历一系列物理、化学和生物变化过程。有研究表明,冻融区土壤是温室气体的重要排放源,冻融期土壤温室气体的排放量在全年总排放量中占有重要的份额,尤其是N2O。随着全球气候变暖,部分地区的土壤环境将经受更广泛和频繁的冻融交替作用,这会导致土壤温室气体排放量增加,从而又进一步促进了气候变暖。本文重点概述了冻融作用对土壤温室气体产生与排放的影响及其主要影响机制,并简要提出了目前土壤冻融研究中的一些不足以及今后值得关注和深入研究的科学问题。     

生物质炭对土壤性质及温室气体排放的影响

生物质炭是指生物质如作物残体、畜禽粪便以及其他任何形式的有机物质,在高温缺氧下裂解形成的物质。生物质炭有很多环境效应,最主要的是将碳长期固存在土壤中,缓温室效应,遏制全球气候变暖。生物质炭施入土壤后,能有效改善土壤结构,促进植物对土壤养分的吸收,提高作物产量,可以有效降低温室气体的排放。但大规模的生物质炭施用还存在很多的不确定性,包括工业生产的成本核算、原料的有效性以及生物质炭施用的长期效应的不确定等。本文综述了不同条件下制得的生物质炭的性质差异,生物质炭施入后对土壤物理、化学、微生物性质以及对地-气主要温室气体通量的影响,对水稻产量及稻田温室气体排放的影响,森林火灾发生后产生木炭的一些环境效应。     

基于DNDC模型模拟气候变化影响下的中国水稻田温室气体排放

当前国内外开展了很多农业温室气体对气候变化的响应研究,但气候变化对农业温室排放的影响机制研究还很少见.本文利用国际上广泛应用的生物地球化学过程模型——DNDC模型,模拟了中国过去40年(1971—2010年)气候变化对水稻田温室气体排放的影响.结果表明:与1971—1990年相比,1991—2010年的全国稻季平均气温上升了0.49℃,稻季平均降雨上升了11 mm;由于稻季气候变化导致全国水稻田1991—2010年的平均CH4排放量上升了0.25 kg C·hm-2,平均N2O排放量上升了0.25 kg N·hm-2.表明温度升高会促进CH4排放,降雨量增加会促进N2O排放,气候变化影响了水稻温室气体排放机制.     

不同耕作措施的温室气体排放日变化及最佳观测时间

在连续6 a耕作模式的基础上,利用静态箱-气相色谱法对常规耕作与免耕条件下小麦生育后期麦田CO2、CH4、N2O通量日变化进行了连续48 h观测,并确定1 d中最佳的观测时间。结果表明,常规耕作与免耕条件下小麦生育后期麦田CO2、CH4、N2O通量具有显著的日变化特征,常规耕作处理和免耕处理土壤表现为CH4的吸收汇、CO2、N2O的排放源。CH4日均吸收通量:常规耕作无秸秆还田处理(AC)>常规耕作秸秆还田处理(PC)>免耕(PZ);CO2日均排放通量:常规耕作秸秆还田处理(PC)>常规耕作无秸秆还田处理(AC)>免耕(PZ);N2O日均排放通量:常规耕作秸秆还田处理(PC)>常规耕作无秸秆还田处理(AC)>免耕(PZ)。相关性分析表明,常规耕作及免耕条件下CO2、CH4、N2O通量日变化与地表温度和5 cm地温呈极显著(P<0.01)或显著(P<0.05)的正相关关系,温度是决定温室气体日变化的主要决定因素。通过矫正系数和回归分析表明,在小麦生育后期(4—6月),CO2的最佳观测时间段在8:00—10:00,CH4为8:00—10:00,N2O为8:00—12:00。     

高寒草地土壤温室气体排放对放牧的响应研究进展

高寒草地生态系统具有独特的地理环境和气候特征,对放牧干扰十分敏感,在全球温室气体通量中贡献突出,研究高寒草地放牧对土壤温室气体排放的影响机制具有重要意义。本文总结高寒草地温室气体源/汇特征、不同放牧方式对土壤微环境和微生物群落结构的影响,发现高寒草地主要是CO₂源、CH₄汇、N₂O源。放牧通过家畜选择性采食、践踏和排泄物返还等多重机制作用于地上植物、土壤结构、温度、湿度和养分,进而影响地下微生物及温室气体通量。本文旨在为高寒草地生态系统健康发展和管理及缓解全球气候变化提供科学依据,并对未来研究方向进行展望。     

芦苇湿地温室气体甲烷(CH4)排放研究

用封闭式箱法对辽河三洲芦苇湿地温室气候CH4的观测结果表明,其排放有明显的季节规律。淹水前、土壤为CH4汇。淹水期间,有大量的CH4排放。排水后CH4排放明显减少。在测定期内,CH4排放通量为－968－2734μgCH4l/(m^2.h)。另外,土壤中中产生的CH4主要是通过芦苇植株的传输作用进入到大气中,试验结果还表明,有芦苇生长的湿地CH4排放是无芦苇生长的15倍,同时,建议芦苇田应采用间歇灌溉的水分管理措施,这样既促进植株生长,又能减少CH4排放。