基于模型的农田土壤固碳潜力估算

农田生态系统在陆地碳循环中具有重要地位. 增加农田土壤有机碳的固定不仅有助于减缓大气CO₂浓度增加速率, 而且对保障国家粮食安全具有重要意义. 基于农田土壤碳饱和理论, 分析了全球95个覆盖温带、热带、亚热带等不同气候区农田长期定位试验数据, 并构建了由气温、降水、土壤黏粒含量和pH驱动的农田土壤固碳潜力模型(R₂=0.58, n=76). 中国的长期定位试验较好地验证了这一模型(R₂=0.74, n=19). 模型敏感性分析表明, 低温湿润地区、高黏粒含量和低pH的土壤具有相对较高的固碳潜力; 高温低湿地区、低黏粒含量和高pH的土壤则较低. 利用所建模型和气候、土壤等基础数据, 对中国河南省农田土壤固碳潜力进行了估算. 结果表明, 该省农田表土(0~20 cm)碳饱和密度平均约为32 t/ha, 南部地区相对较高. 按该省第2次土壤普查的有机碳密度估算, 未来可望增加土壤固碳约为100 Tg.     

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。     

草地土壤固碳潜力研究进展

土壤固碳功能和固碳潜力已成为全球气候变化和陆地生态系统研究的重点。草地土壤有机碳库,作为陆地土壤有机碳库的重要组成部分,其较小幅度的波动,将会影响整个陆地生态系统碳循环,进而影响全球气候变化。因此,深入研究草地土壤固碳功能和固碳潜力对于适应和减缓气候变化具有重要意义。在土壤固碳潜力相关概念界定基础上,结合《2006年IPCC国家温室气体清单指南》,从样点及区域尺度上综述了目前关于草地土壤固碳潜力的一般估算方法,同时对各类方法的特点及适用性进行了评述,提出了草地生态系统固碳潜力研究概念模型。最后在对草地土壤固碳的影响因素及固碳措施总结的基础上,阐明了草地土壤有机碳固定研究中存在的问题和发展前景。     

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。     

农林复合系统固碳潜力研究进展

农林复合系统是解决当前资源枯竭、农林用地紧张和实现环境保护的一种可持续土壤管理模式。自《京都议定书》签订以来, 农林复合系统因其较高的固碳潜力引起了科学家的广泛关注。深入理解农林复合系统的固碳过程及其对气候变化、环境条件的改变和管理措施的响应, 是准确地预测农林复合系统在全球变化情景下固碳潜力的关键。该文综述了农林复合系统的概念和分类, 探讨了农林复合系统相比单一系统的固碳潜力及固碳机理, 分析了农林复合系统固碳潜力的测定方法和当前面临的挑战, 综述了气候因子、环境条件和人为管理措施对农林复合系统固碳潜力的影响。我国农林复合系统的固碳潜力相比全球其他区域还处于较低水平, 为提高我国农林复合系统的固碳潜力, 未来需要加强以下四个方面的工作: 扩大农林复合系统的分布面积、加强农林复合系统的合理配置和管理、选择适宜的物种组合和优化系统的群体结构。     

基于成熟林生物量整合分析中国森林碳容量和固碳潜力

森林是重要的陆地生态系统碳汇.已有研究认为,全球森林碳容量和固碳潜力巨大,但未见专门针对中国森林进行定量评价其碳容量和固碳潜力的研究.本研究收集整理了文献发表和野外调查获得的中国森林生物量数据5841条,并从这些数据中选取了338个林龄在80年及以上的森林样点,建立了中国成熟林生物量数据集.通过分析中国成熟林碳密度的空间格局和影响因素,以成熟林碳密度为参考水平,采用碳密度-气候关系模型、反距离插值法及局部薄盘样条插值法,获得并统计分析了中国森林碳容量,结合中国第六次森林资源清查数据,进一步评估了中国森林固碳潜力.结果显示,中国成熟林碳密度与气温、降水和林龄呈正相关,其水平地带性和垂直地带性均能够从气温和降水的限制性角度得到合理解释.相对保守地来说,中国现有森林碳容量为19.87 Pg C,固碳潜力为13.86 Pg C;其中,亚热带森林是我国森林碳容量和固碳潜力最大的生态区.由此可见,充分发挥我国现有森林的碳吸存能力,减少对现有森林碳库的干扰,是继造林再造林之外的陆地生态系统增汇的又一可以选择的重要技术途径.     

醴陵市绿色屋顶生态系统服务潜力评估及规划

近年来,生态系统服务评估逐渐地被运用到城市绿色基础设施的规划建设当中,发掘能提供高生态效益的绿色屋顶潜力区域是增加城市生态空间有效途径.以提供城市空气净化、雨水截留、生物栖息地、热环境调节四个方面的生态服务为目标,借助GIS平台确定醴陵市绿色屋顶生态空间潜力区域并提出规划策略,为醴陵市以绿色屋顶形式完善城市生态空间结构...     

黑土坡耕地有机碳变化及固碳潜力分析

东北黑土区自开垦以来有机质含量逐渐降低,有机碳库长期处于亏缺状态,理论上也具有较大的固碳潜力。以典型黑土区长期传统作业的坡耕地(30—60 a)为研究对象,通过测定不同坡位(坡上侵蚀区和坡下沉积区)、不同土层(表土和底土)有机碳分布特征,估算不同开垦年限黑土固碳潜力及其恢复至固碳潜力所需的时间。结果表明:(1)总有机碳、有机碳密度以及碳饱和水平均表现为沉积区显著大于侵蚀区,表土显著大于底土,且均在开垦30a坡耕地达到最大值;(2)固碳潜力表现为侵蚀区(1.24—2.89 kg/m~2)显著大于沉积区(0.79—1.04 kg/m~2),底土(0.83—3.59 kg/m~2)显著大于表土(0.6—2.53 kg/m~2),随着开垦年限的增加表现为开垦30 a显著小于开垦40 a、60 a;(3)黑土坡耕地(30—60 a)侵蚀区和沉积区土壤(0—50 cm)达到固碳潜力分别需要20—181 a和13—66 a。黑土坡耕地固碳潜力的时空变异性在农业经营以及修复管理过程中需引起重视,以实现黑土资源的可持续利用。     

浙江省生态公益林碳储量和固碳现状及潜力

生态公益林是为保护和改善人类生存环境,维持生态平衡而建立的。以浙江省的生态公益林为研究对象,共调查和估算了全省21个县149个样地(年龄从5a到50a),包括常绿阔叶林、针阔混交林、马尾松林和杉木林4种主要林型的碳储量和碳平衡。结果说明:浙江省生态公益林生态系统碳密度的加权平均值为164.43tC.hm-2;其中常绿阔叶林生态系统碳储量最高,达216.18tC.hm-2;针阔混交林其次,达181.36tC.hm-2;针叶林最低。浙江省森林以幼龄林(小于30a的占87.5%)和马尾松林(大于55%)为主离成熟状态还相差很远,尤其是针叶林远低于全国平均水平和中高纬度地区碳密度。全省生态公益林净生态系统生产力加权平均得0.08tC.hm-.2a-1,在碳积累上还有很大的潜力。通过封育改造、择伐补阔或以灌促阔等森林管理措施,加快针叶林向针阔混交林直至常绿阔叶林演替,将最大化中国亚热带地区的幼林或受干扰森林的未来碳储量(最高增长31.44%),并成为较大的碳汇。     

松嫩平原农田土壤有机碳变化及固碳潜力估算

基于1979—1985年全国第二次土壤普查和2015年实地采样数据,利用土壤类型法计算了近35年来松嫩平原及其各县农田表层土壤有机碳密度和土壤碳库储量;并分析了松嫩平原农田土壤有机碳密度的空间分布及变化特征;利用饱和值法对松嫩平原及其各县市农田土壤有机碳量的变化趋势进行拟合,估算其农田土壤的固碳潜力。结果表明:(1)2015年松嫩平原农田表层土壤有机碳密度平均值为1.61 kg/m~2,近35年来约有81.59%的农田土壤有机碳密度呈下降趋势,集中分布在松嫩平原北部、东部和东南部地区,以富裕县东部、依安县中部、肇东县西部、扶余县西部等地区土壤有机碳密度下降幅度最大;(2)2015年松嫩平原农田表层土壤有机碳库总储量为233.63 Tg,比全国第二次土壤普查减少了32.62 Tg;(3)2015年松嫩平原农田表层土壤总固碳潜力为-32.7 TgC,呈现出"碳源"趋势,农田土壤单位面积固碳潜力平均值为-1.793×10~(-3)Tg/km~2。     

基于森林资源清查数据估算中国森林生物量固碳潜力

森林是全球陆地生态系统中最大的植被碳库和碳汇,森林固碳被认为是各国抵减工业温室气体排放的重要途径,通过森林资源清查数据编制国家温室气体清单也是大多数国家的选择。但是,由于森林固碳本身的复杂性,未来通过森林固碳能够抵消多少工业碳排放往往并不清楚。如何基于森林资源清查数据估算森林的固碳潜力,仍是一个值得深入研究的领域。通过能够公开获得的森林资源清查数据,分起源(人工林和天然林)、36个树种、5个林龄组建立了国家和省两级森林蓄积量年增长量模型,并以第六次森林资源清查期为起点,估算了基线情景(造林、管理、干扰、气候、采伐等条件不变)下2001—2200年前中国森林生物量变化和中国森林生物量固碳潜力。结果认为,天然林蓄积量年增长量一般低于人工林;多数天然林树种的蓄积量增长过程符合理论上认为的中间高、前后低的逻辑斯蒂曲线形式,即中龄林、近熟林、成熟林年增长量高,幼龄林和过熟林年增长量低;人工林蓄积量增长过程多为前期高、后期低的形式,即幼龄林、中龄林和近熟林年增长量高,成熟林和过熟林年增长量低。基线情景下中国森林碳容量为12.82 Pg C,其中人工林为6.6 Pg C,天然林为6.2 Pg C;相对于2001年碳储量来说,到2200年中国森林生物量固碳潜力为6.52 Pg C。综合已有研究认为,中国森林生物量固碳潜力为6.52—13.57 Pg C。本研究可以用于优化森林生长过程模型,为我国森林管理政策的制定提供参考。     

中国近海生物固碳强度与潜力

通过现场调查和数据分析,首次探讨了中国近海浮游植物的固碳强度与潜力以及近海人工养殖大型藻类的固碳能力.结果表明,渤、黄、东海的浮游植物固碳强度约为2.22亿t a-1,固碳量的季节变化从大到小的顺序依次为春季、夏季、秋季、冬季,其中春夏季的固碳量占全年的65.3%.南黄海1999～2005年10～11月间浮游植物固碳强度有较大的年际变化,10～11月份7a间其浮游植物最低固碳量为3.54万t d-1,最高为16.58万t d-1,平均为10.50万t d-1,没有明显的年际变化趋势,磷对浮游植物固碳强度的影响最为明显,次之的影响因素是Chl a和亚硝氮 (NO2-N)的含量.南海的固碳能力约为渤黄东海的2倍,为4.16亿t a-1,其季节变化和渤黄东海不同,南海浮游植物在冬季的固碳能力最强,在夏季最弱.整个中国近海浮游植物年固碳量达6.38亿t,可占全球近海区域浮游植物年固碳量的5.77%.实际外海龙须菜的养殖发现,龙须菜每年固定的碳为8.18 t,养殖密度与方式对其产量和固碳量影响巨大.近几年,我国大型经济藻类养殖产量每年在120～150万t左右,换算为固碳量为36～45万t,平均每年40万t,如果海藻养殖产量每年增加5%,到2010年,我国大型经济藻类养殖的固碳量可达57万t a-1,海藻养殖是海洋增加碳汇有多重价值的重要措施.     

中国湿地生态系统固碳现状和潜力

固碳是湿地重要的生态系统服务功能之一.通过资料调研和分析,对我国湿地的固碳速率和固碳潜力进行了评价.结果表明,我国各种类型沼泽湿地总的固碳能力为4.91TgC·a-1.红树林湿地和沿海盐沼的固碳速率最高.我国湖泊湿地的固碳潜力为1.98TgC·a-1, 其中东部平原地区湖泊湿地的固碳速率和能力最大.恢复湿地可以提高我国陆地生态系统的固碳潜力,其中退田还湖和退田还泽的固碳潜力分别为30.26 GgC·a-1和0.22 GgC·a-1,而湿地保护工程在2005～2010年之间的固碳潜力为6.57 GgC·a-1.     

我国植被生态系统固碳能力提升潜力空间格局研究

通过植被的光合作用对大气中的CO₂进行收集与捕捉是当前实现“碳中和”目标的重要手段,目前的研究大多是聚焦于当前植被的固碳能力的强弱,而对于当下植被固碳能力提升潜力大小的研究相对较少。为此,基于1982—2017年全球陆表特征参量-植被净初级生产力(GLASS NPP)产品以及Miami模型分别构建遥感观测和气候模型模拟的全国NPP潜在最大值空间分布结果,通过与2017年实际监测的NPP进行比较,计算得到两种不同的全国植被固碳能力提升潜力结果,分别进行空间特征分析,并对比两者冷热点区域空间分布的差异性,最后与我国目前规划的重点生态功能区进行叠加对比,得出以下主要结论：(1)两种方法得到的全国固碳能力提升潜力空间分布整体趋势均表现为“南高北低”,且空间分布特征呈现出高度空间自相关特性(空间正相关性,表现为“高高聚集”“低低聚集”),但局部差异较大。(2)基于遥感观测为最大潜力值的方法所得到的全国固碳能力提升潜力热点区集中在三个区域,分别分布在四川省、广东省、浙江省以及江苏省境内。基于气候模型模拟为最大潜力值的方法所得到的固碳能力提升潜力热点区域主要分布在以江西省、广东...     

基于森林清查资料的江西和浙江森林植被固碳潜力

以我国江西、浙江两省的森林植被为研究对象,基于1999-2003年间第六次全国森林清查数据及收集的1030个亚热带森林样地文献资料,依据林分生长的经验方程,估算了两个地区森林2004-2013年的固碳潜力,并基于455个样点的调查数据研究了不同森林管理措施(纯林间种、间伐、施肥)对森林未来固碳潜力的影响.结果表明:第六次森林清查以来的10年(2004-2013)间,江西森林植被年均自然固碳潜力约11.37 Tg C·a-1(1Tg=1012g),而浙江省森林植被年均自然固碳潜力约4.34 Tg C·a-1.纯林间种对江西、浙江两省森林植被固碳潜力影响最大,其次为间伐抚育,施肥的影响最小,纯林间种、间伐和施肥3种森林管理措施使江西省森林植被固碳潜力分别提高(6.54±3.9)、(3.81±2.02)和(2.35±0.6) Tg C·a-1,浙江省森林植被固碳潜力分别提高(2.64±1.28)、(1.42±0.69)和(1.15±0.29) Tg C·a-1.     

中国草地生态系统固碳现状、速率和潜力研究

正中国草地面积约4亿hm~2,占国土总面积的41.7%。作为中国面积最大的陆地生态系统类型,草地不仅每年为畜牧业生产提供了3–4亿t优质饲草,而且在防风固沙、水土保持、水源涵养、生物多样性保育和生态系统碳固持等方面具有极其重要的生态功能(白永飞等,2014;沈海花等,2016)。草地是个巨大的碳库,全球草地总碳储量约为308 Pg,其中约92%储存在土壤中(Schuman et al.,2002)。中国草     

中国森林生态系统固碳现状、速率和潜力研究

<正>森林生态系统是陆地生物圈的主体,由于其巨大的碳库和较高的生产力,在调节全球碳平衡、减缓大气中CO2等温室气体浓度上升以及维持全球气候稳定等方面具有不可替代的作用(Kauppi et al.,1992;Dixon et al.,1994;Pan et al.,2011,2013)。中国气候类型多样、地形地貌复杂(李炳元等,2013),森     

中国森林生态系统植被固碳现状和潜力

根据近3次森林资源普查资料和六大林业工程规划估算了中国森林植被的固碳现状和潜力.我国森林植物的碳贮量从第4次森林清查(1989～1994年)的4220.45 Tg C增加到第6次森林清查(1999～2003年)的5156.71Tg C,平均年增长率为1.6%, 年固碳量为85.30 ～ 101.95Tg·a-1,主要集中在西藏、四川、内蒙古、云南、江西、广东、广西、福建和湖南等省份.根据我国林业工程建设规划,到2010年规划完成时,林业工程每年新增的固碳潜力为115.46 Tg·a-1,其中天然林资源保护工程、退耕还林工程、三北、长江流域等重点防护林建设工程、环北京地区防沙治沙工程和重点地区速生丰产用材林基地建设工程到2010年新增的固碳潜力分别为16.25、48.55、32.59、3.75和14.33 Tg·a-1.     

中国草地土壤生态系统固碳现状和潜力

以国内长期定位试验的数据为基础,评价了我国草地生态系统的固碳现状和潜力.分析发现,通过减少畜牧承载量等方法恢复退化草地,我国草地土壤的有机碳库可以增加4561.62 Tg C ,主要分布在内蒙古、西藏和新疆.草场围栏、种草和退耕还草3种草地管理措施的固碳潜力分别是12.01、1.46 Tg·a-1和25.59 Tg·a-1,总计39.06 Tg·a-1.2004年是我国草地管理投资较多的年份,种草、退耕还草和草场围栏的工程面积均有较大的提高,3种措施新增的固碳能力分别为5.70、0.38 Tg·a-1和3.09 Tg·a-1,合计9.17 Tg·a-1.