我国钢渣碳汇的量化分析

在全球温室气体浓度升高的背景下,如何减少碳排放、增加碳吸收是当前应对气候变化研究的热点.本研究基于我国1963—2016年粗钢产量,采用温室气体清单指南编制方法,建立了钢渣碳汇核算方法,核算了我国1963—2016年钢渣碳汇量,并进行了不确定性分析.结果表明: 1963—2016年间,我国钢渣的年碳汇量总体呈上升趋势,从3.75×10³ t C增加至1359.32×10³ t C.1963—2016年间我国钢渣累积碳汇量为15×10⁶ t C,钢渣碳汇的总不确定性约为±30.4%.钢渣年碳汇量由当年产钢渣碳汇量和历年产钢渣碳汇量两部分组成.由于钢渣结构致密,年碳化速率较小,导致1963—2016年间当年产钢渣碳汇量较小,占钢渣碳汇总量的37%;历年产钢渣碳汇量较大,占钢渣碳汇总量的63%.虽然钢渣年碳汇量不大,但长期累积碳汇量非常可观,其碳汇作用不容忽视.今后研究应细化不同环境条件下钢渣碳化速率,降低钢渣碳汇核算的不确定性;推动以钢渣为原材料的碳捕集与封存技术发展,增加有效碳汇,为我国应对气候变化国际谈判提供科技支撑.     

黑龙江省森林碳汇及其经济价值的变化分析与潜力预测

碳中和愿景下,量化森林碳汇有利于制定森林碳战略和碳交易机制,提升应对气候变化的抗御力,对守卫国家生态安全、实现碳中和目标和减缓全球变暖具有重要意义。本文基于国家森林清查数据,利用生物量转换因子连续函数法和碳税法,分析黑龙江省1999—2018年森林碳储量、碳汇量及其经济价值的变化趋势,并结合GM(1,1)模型对黑龙江省乔木林的碳储量进行预测,从而得到碳达峰目标年的碳汇量和碳汇经济价值的预估值。结果表明：黑龙江森林碳储量由1999—2003年6.96×10¹¹ kg增至2014—2018年的9.14×10¹¹ kg。其中乔木林碳储量占黑龙江省森林碳储量的99.51%～99.65%;1999—2018年黑龙江省乔木林的碳汇量整体呈上升趋势,由2004—2008年的1.68×10¹⁰ kg·a^-1增至2014—2018年的1.76×10¹⁰ kg·a^-1,碳汇经济价值受汇率的变化呈下降趋势,由2004—2008年的2.06×10⁹元·a     

基于温室气体清单的河北省森林碳汇量研究

为考核地方温室气体减排, 国家启动了2005 年省级温室气体清单的编制试点工作。依据森林资源二类清查数据和IPCC2006 指南方法, 对河北省2005 年基于林业和土地利用变化的森林年碳汇量进行了研究。结果表明, 河北省2005 年森林和其它木质生物量年增长碳汇量233.24×10⁴ tC, 折合固定CO2 量855.23×10⁴ t, 主要来源于乔木林的净增长固碳, 灌木林和经济林由于2005 年总面积和生物量呈负增长, 而表现为净碳排放, 分别导致净碳排放1.34×10⁴ tC和22.63×10⁴ tC; 森林转化为非林地引起的碳排放量约1.64×10⁴ tC。二者相抵, 2005 年森林生物量净碳汇量为231.61×10⁴ tC, 折合CO2 吸收量849.22×10⁴ t, 全省森林和其它木质生物量总体表现为“碳吸收汇”的功能。     

黑龙江省森林植被碳储量及其动态变化

黑龙江省的森林资源在全国森林资源中占有较为重要的位置.利用我国第一次(1973～1976年)至第六次(1999～2003年)森林资源清查资料,以及不同树种生物量和蓄积量之间的线性关系,对黑龙江省近30年来森林碳储量进行了求和推算.结果表明,黑龙江省6次森林资源清查中森林的总碳储量分别是7.916×10⁸ t、.413×10⁸ t、.661×10⁸ t、.880×10⁸ t、6.216×10⁸ t和6.011×10⁸ t,总体呈先下降后上升的趋势,说明30年间黑龙江省的森林是CO₂的"汇";特别是1977～1981年后,黑龙江省森林碳储量呈逐渐上升趋势,说明近20年来黑龙江省森林CO₂"汇"的作用在增强.如果对现有森林进行更好地抚育和管理,黑龙江省森林作为CO₂"汇"的潜力很大.     

灌水下限及秸秆还田对温室番茄产量、品质和水分利用效率的影响

为了探究秸秆还田滴灌灌水下限和秸秆还田量对温室番茄产量、品质和水分利用效率的影响,在温室内进行裂区试验。秸秆还田时间分别为1年(2018年)、2年(2017年)和3年(2016年),设置4个秸秆还田量(0、1.5×10⁴、3×10⁴、4.5×10⁴ kg·hm^-2)和4个灌水下限(50%θ_f、60%θ_f、70%θ_f、80%θ_f,θ_f为田间持水量),对土壤含水率、番茄产量和品质进行监测。采用方差分析、熵权法和TOPSIS法对番茄产量、品质和水分利用效率进行分析。结果表明: 番茄产量随灌水下限增大而增大,在灌水下限为80%θ_f时产量最大,秸秆还田第1、2和3年,最大平均产量分别为93.55、87.23和99.34 t·hm^-2。水分利用效率和品质指标均随灌水下限的升高而降低。在秸秆还田第1年时,秸秆还田量为1.5×10⁴ kg·hm^-2时番茄平均产量达到最大值,为99.60 t·hm^-2;在秸秆还田第2、3年时,秸秆还田量为4.5×10⁴ kg·hm^-2时番茄平均产量最大,分别为92.50和107.75 t·hm^-2。番茄水分利用效率在秸秆还田第1、2年,秸秆还田量为1.5×10⁴ kg·hm^-2时达到最大;在秸秆还田第3年时,秸秆还田量为4.5×10⁴ kg·hm^-2达到最大。番茄的品质指标随秸秆还田年限和秸秆还田量增加表现出不同趋势。     

气候变化对广东省双季稻种植气候区划的影响

基于广东省86个气象站1961—2016年的气温资料和1∶25万数字高程模型(DEM)数据,采用线性趋势分析、累积距平和反距离权重插值等方法,分析影响双季稻种植的关键气候因子(双季稻安全生育期日数、≥10 ℃积温)时空变化特征,结合气候因子在1961—1990年、1971—2000年、1981—2010年、气候因子突变前(1961—1997年)、突变后(1998—2016年)等5个时间段的变化,研究了气候变化对广东双季稻熟性搭配分布区域及其面积的影响.结果表明: 广东省双季稻安全生育期日数、≥10 ℃积温的空间分布表现为南高北低、平原高山区低.近56年,广东双季稻安全生育期日数以1.7 d ·10 a^-1的速率显著增加,≥10 ℃积温以43 ℃·d·10 a^-1的速率显著上升,各气候因子均在1997年发生了突变.广东双季稻熟性搭配可分为早熟+早熟、早熟+晚熟和晚熟+晚熟3个气候区.早熟+早熟区主要分布在北部中亚热带地区,早熟+晚熟区主要分布在中部南亚热带地区,晚熟+晚熟区主要分布在南部北热带地区.受气候变化的影响,广东晚熟+晚熟区面积明显扩大,早熟+晚熟区面积明显减小,而早熟+早熟区的面积变化不明显.与1961—1990年相比,1971—2000年和1981—2010年广东省晚熟+晚熟区面积分别增加了1.22×10⁶和2.56×10⁶ hm²,早熟+晚熟区的面积分别减小了1.13×10⁶和2.56×10⁶ hm².与突变前(1961—1997年)相比,突变后(1998—2016年)晚熟+晚熟区的面积增大一倍多,早熟+晚熟区面积缩小近一倍.     

长期不同施肥模式对南方双季稻田生态系统净碳汇效应和经济收益的影响

施肥措施与稻田生态系统净碳汇效应、经济收益的关系密切。本研究以长期(35年)定位施肥试验田为平台,分析了单独施用化肥(MF)、秸秆还田+化肥(RF)、30%有机肥+70%化肥(OM)和无肥对照(CK)4种不同施肥模式对我国南方双季稻田耕层土壤固碳速率、碳密度、年碳汇平衡和经济收益的影响。研究表明: 不同施肥处理双季稻田耕层土壤碳库变化范围为216.02～866.74 kg·hm^-2·a^-1,OM处理土壤碳年变化量显著高于MF、RF和CK处理;双季稻田土壤固碳速率为51.5～650.7 kg·hm^-2·a^-1,表土碳密度为55.64～78.42 t·hm^-2,各施肥处理高低顺序均为OM>RF>MF>CK。各施肥处理双季稻田生态系统水稻的碳吸收为4.42～9.32 t C·hm^-2·a^-1,其高低顺序为OM>RF>MF>CK;与MF处理相比,OM和RF处理稻田土壤净碳汇量分别提高了27.6%和13.6%。各施肥处理双季稻田生态系统的碳成本物质投入变化范围为1.49～2.17 t C·hm^-2·a^-1,年经济收益变化范围为1.30×10³～7.83×10³元·hm^-2·a^-1,其高低顺序为RF>OM>MF>CK;OM、RF和MF处理双季稻田生态系统经济效益的净收益均显著高于CK处理。总之,长期施用有机肥、秸秆还田配施化肥措施均有利于增加双季稻田土壤固碳速率、碳汇效应和经济收益,是提高南方双季稻田土壤有机碳贮量的施肥模式。     

城市化背景下广佛都市圈农林生态系统服务价值

从广佛都市圈1990、1995、2000、2005和2010年5期土地利用矢量数据中提取出耕地、林地、园地和水域4类农林业用地.基于Costanza等生态系统服务价值计算方法,在对谢高地等提出的“中国陆地生态系统单位面积生态服务价值”进行区域修正及功能性和经济性调整的基础上,估算了1990—2010年间广佛都市圈农林生态系统的生态服务价值.结果表明: 1990—2010年间,随着经济的不断发展以及人们生活水平的不断提高,居民对农林生态系统服务的支付意愿和支付能力逐年增强,使得广佛都市圈农林生态系统服务价值总体上呈波动上升趋势,1990、1995、2000、2005和2010年的服务价值分别为413.74×10⁸、612.83×10⁸、582.88×10⁸、773.44×10⁸和698.67×10⁸元,20年间提高了284.93×10⁸元,平均年增幅为2.7%.研究期间,总服务价值增加最多的为水域,达 166.74×10⁸元,其次为林地和园地,分别增加了103.01×10⁸和47.74×10⁸元.耕地的服务价值则降低了32.56×10⁸元,降幅达23.1%.在空间分布上,广佛都市圈各年的农林生态系统服务价值均表现为从东北和西南部向中部减少的趋势.各类型农林生态系统服务价值所占比例在年际间变化不大,总体表现为:涵养水源>废物处理>生物多样性保护>气候调节>土壤形成与保护>气体调节>娱乐休闲与文化>原材料提供>食物生产.     

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.     

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.     

内蒙古典型草原土壤固碳潜力及其不确定性的估算

以内蒙古锡林郭勒盟典型草原围封和放牧对照的实测数据为基础,比较了不同植物群落类型的碳储量和固碳量,并估算了重度退化草地完全恢复后的土壤固碳潜力.结果表明: 在局地尺度上,以羊草、大针茅和克氏针茅为优势种的3种植被类型的年均固碳量均随着围封年限的增加而减少.羊草和大针茅草原群落的碳储量显著高于克氏针茅草原群落,而在过牧导致的退化过程中,后者流失了更多的土壤有机碳,其固碳潜力高于前两者.在区域尺度上,内蒙古典型草原土壤表层0～20 cm的固碳潜力在-0.03×10⁴～3.71×10⁴ kg C·a^-1范围内变化,总固碳潜力为12.1×10⁸kg C·a^-1.不确定性分析发现,忽略石砾含量不会造成土壤固碳潜力估算值的较大偏差,而气象数据空间插值造成的误差为±4.7×10⁹ kg C·a^-1.假设未来生长季降水的平均变化值为-3.2 mm·(10 a)^-1时,土壤固碳潜力将减少1.07×10⁸ kg C·(10 a)^-1.     

中国国家森林公园碳储量及固碳速率的时空动态

森林生态系统在调节气候变化和维持碳平衡中具有重要作用.国家森林公园是森林保护的主要载体,探明其碳储量和固碳速率的变化对于森林生态系统的固碳能力评估和可持续经营管理具有重要意义.本研究采用生态系统过程模型CEVSA2模型,模拟了1982-2017年中国881处国家森林公园的碳密度、碳储量和固碳速率的空间分布特征.结果 表...     

我国主要森林生态系统碳贮量和碳平衡

在广泛收集资料的基础上,估算了我国主要森林生态系统的碳贮量和碳平衡通量,分析了它们的区域特征。主要结果如下：1)我国森林生态系统的平均碳密度是258.83t·hm^-2,基本趋势是随纬度的增加而增加;其中植被的平均碳密度是57.07t·hm^-2,随纬度的增加而减小;土壤碳密度约是植被碳密度的3．4倍,其区域特点与植被碳密度呈相反趋势,随纬度升高而增加;凋落物层平均碳密度是8.21t·hm^-2,随水热因子的改善而减小。2)森林生态系统有机碳库包括植被、土壤和凋落物层3个部分,采用林业部调查规划设计院1989～1993年最新统计的我国森林资源清查资料,估算我国主要森林生态系统碳贮量为281.16×10⁸t,其中植被碳库、土壤碳库、凋落物层碳库分别为62.00×10⁸t、210.23×10⁸t、8.92×10⁸t。落叶阔叶林、暖性针叶林、常绿落叶阔叶林、云冷杉(Picea-Abies)林、落叶松(Larix)林占森林总碳贮量的87％,是我国森林主要的碳库。3)我国森林生态系统在与大气的气体交换中表现为碳汇,年通量为4.80×10⁸t·a^-1,基本规律是从热带向寒带,碳汇功能下降,这取决于系统碳收支的各个通量之间的动态平衡;阔叶林的固碳能力大于针叶林。我国森林生态系统可以吸收生物物质、化石燃料燃烧和人口呼吸释放总碳量(9.87×10⁸t·a^-1)的48.7％。     

温室秸秆不同还田量条件下DSSAT-CROPGRO-Tomato模型的调参与验证

为了探讨番茄生长模拟模型DSSAT-CROPGRO-Tomato能否准确模拟秸秆还田条件下北方日光温室番茄的生长发育和产量形成过程,基于2016年和2018年温室番茄小区试验数据对模型进行验证。试验设置4个秸秆还田量处理,分别为0(S₀)、1.5×10⁴(S₁)、3×10⁴(S₂)和4.5×10⁴kg·hm^-2(S₃)。利用GLUE参数估计模块获得不同方案相应的作物遗传参数,通过分析和对比番茄物候期、鲜果产量、最大叶面积指数、土壤水分、土壤无机态氮和地上干物质量的实测值与模拟值,验证模型模拟精度并确定最优方案。结果表明,参数PODUR(最优条件下最终果实负载所需光热时长)和SLAVR(比叶面积)的变异系数较大,分别为28.53%和14.13%。模型在2016年所有处理为参数估计方案时模拟精度最高,其ARE和nRMSE分别为10.33%和7.12%。模型对温室土壤水分、番茄生长和产量的模拟精度较高。留一交叉验证法体现模型对温室番茄产量总体误差在18.68%~21.95%。说明CROPGRO-Tomato模型可以较准确模拟秸秆不同还田量条件下沈阳日光温室番茄生长和产量形成过程。     

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。