减氮施肥对春玉米-晚稻生产系统碳足迹的影响

随着对气候变化和粮食安全的的日益认识,低碳农业引起了人们的广泛关注.低碳农业的研究需要综合考虑作物产量和温室气体排放,改进氮肥管理可能有助于减缓作物生产系统的温室气体排放,同时实现对作物稳产甚至高产的需求.本试验利用生命周期法研究了不同施氮量(150、225、300 kg N·hm^-2)对春玉米-晚稻轮作系统碳足迹的影响.结果表明: 随着氮肥用量增加,两季作物生产过程中温室气体和碳足迹增加.在春玉米生产过程中,氮肥生产和施用引起的温室气体排放对碳足迹贡献最大,占36.2%～50.2%;而在晚稻生产中,甲烷的排放贡献最大,占42.8%～48.0%,并且随氮肥用量增加甲烷排放增加.当氮肥施用量减少25%(225 kg N·hm^-2)和50%(150 kg N·hm^-2)时,春玉米生产的温室气体排放分别下降了21.9%和44.3%,碳足迹分别下降了20.3%和39.1%;晚稻生产的温室气体排放分别下降了12.3%和20.4%,碳足迹分别降低了13.7%和16.7%.氮肥减量对春玉米产量无显著影响,而晚稻产量在225 kg N·hm^-2施肥量下最高.因此,春玉米氮肥用量降低至150 kg N·hm^-2和晚稻氮肥用量降低至225 kg N·hm^-2不仅能够保持作物高产,而且还能大幅度降低作物系统的碳足迹.     

基于改进三维生态足迹的沈阳市自然资本动态

利用改进后的三维生态足迹模型,对沈阳市1995—2014年自然资本动态变化趋势进行分析.结果表明: 1995—2014年,沈阳市人均生态承载力整体呈小幅波动,人均生态足迹、人均生态赤字、人均足迹广度和足迹深度整体上呈波动式增加;足迹广度和足迹深度的变化率逐渐趋向稳定;耕地自然资本利用从2004年开始由资本流量过渡为资本存量,资本存量取代资本流量成为区域耕地自然资源需要的来源,且存量流量利用比逐渐增大;林地一直在利用资本流量,资本流量占用率基本保持不变;草地和水域一直在利用资本存量,且存量流量利用比逐渐增大;沈阳市的发展处于不可持续状态.协调好自然资本存量消耗与存量流量利用之间的关系是实现沈阳市可持续发展的关键途径之一.可通过开发新能源、合理规划土地和提高土地利用率来减少对自然资本的消耗,同时加强对生态环境的保护,以实现沈阳市的可持续发展.     

基于碳足迹的江西生态补偿标准时空格局

碳足迹是一种测度碳排放影响的新方法,可利用区域碳足迹和碳承载力的差值来确定区域生态补偿标准.通过构建碳足迹、碳承载力与生态补偿标准模型,研究江西省及11地市生态补偿标准的时空变化.结果表明: 2000—2013年,江西省碳足迹呈现快速增长趋势,年均增长率为8.7%,碳承载力呈波动变化趋势,各年份均有碳盈余,但净碳盈余呈波动下降趋势.南昌和九江对江西省总碳排放贡献率较大,赣州、吉安和上饶对碳吸收贡献较大.2013年,江西碳盈余生态补偿额为22.73亿元,赣州、吉安、抚州和上饶可优先获得较高的生态补偿额度.研究结果可为江西省生态补偿机制建立以及CO₂排放权的有偿转让等提供一定的科学依据.     

甘南高原不同生计方式农户的碳足迹分析

二氧化碳增加导致的全球气候变暖已成为当前人类社会面临的最严峻挑战,减少碳排放迫在眉睫。以地处青藏高原东缘的甘南高原为研究区,基于农户调查数据,采用生命周期评价法估算了甘南高原不同生计方式农户的生活直接能源消费碳足迹和间接能源消费碳足迹,并运用最小二乘法分析了影响农户碳足迹的关键因素。结果发现:(1)甘南高原农户年人均碳足迹达2.67 t CO2,其中,生活直接能源消费碳足迹比例达76.53%,间接能源消费碳足迹比例仅占23.47%;(2)随着非农化水平的提高,甘南高原农户的碳足迹依次下降,其中,纯农户人均碳足迹达4.32 t,兼业户与非农户分别为2.37 t和1.07 t;(3)随着农户家庭规模的增大、收入水平的提高、距县城距离的增加和消费水平的提高,农户碳足迹不断增加;随着劳动力受教育程度的提高、恩格尔系数的增加和非农化程度的提高,农户碳足迹不断减少。     

基于土地利用变化的四川省碳排放与碳足迹效应及时空格局

土地利用变化的碳排放与碳足迹研究对了解人类活动对生态环境的扰动程度及其机理、制定有效的碳排放政策具有重要意义。采用1990—2010年四川省能源消费数据和土地利用数据,通过构建碳排放模型、碳足迹及其压力指数模型,对研究区20年来土地利用的碳排放及碳足迹进行了定量分析。结果表明:(1)土地利用变化的碳排放和能源消费碳的足迹呈显著增加趋势。碳排放增加5407.839×10~4t,增长率达143%;能源消费的碳足迹增加1566.622×10~4hm~2,四川全省的生态赤字达1563.598×10~4hm~2。(2)建设用地和林地分别为四川省最大的碳源与碳汇。20年间建设用地的碳排放增加5407.072×10~4t,增长率达126.27%,占碳排放总量的88%以上;林地的碳汇减少10.351×10~4t,但仍占四川省碳汇的96%以上。(3)土地利用碳排放、碳足迹和生态赤字存在明显区域差异。成都平原区碳排放、碳足迹压力最大,生态赤字严重,西部高山高原区和盆周山区碳排放、碳足迹最小,未出现生态赤字;成都、德阳、资阳和内江等地的碳排放、碳足迹压力最大,生态赤字最严重,甘孜、阿坝等地的碳排放、碳足迹最小,未出现生态赤字。(4)土地利用结构与碳排放、碳足迹存在一定的相互关系,趋高的碳源、碳汇比导致土地利用的碳源效应远大于碳汇效应。因此,四川省减排的重点应该在保持或增加现有的林地的同时,主要以降低建设用地的碳排放、碳足迹为主。     

旅游风景区旅游交通系统碳足迹评估——以南岳衡山为例

随着全国各地旅游业的蓬勃发展,旅游风景区内碳排放总量不断攀升,严重影响了旅游业的可持续发展。选择南岳衡山旅游风景区为典型案例区,运用生命周期评价理论,构建了南岳风景区旅游交通系统碳足迹计算模型。结果表明:①从总量来看,不同类型交通方式的碳足迹情况相差甚远。公路旅游交通对旅游景区的环境威胁最大,碳足迹总量是索道旅游交通的2.6倍,人行道旅游交通的46.1倍;②从阶段构成来看,公路和索道旅游交通系统运营使用阶段碳足迹占整个生命周期的大部分,所占比率分别为79%和96%.而人行道旅游交通系统中建造施工和运营后期阶段能源消耗比较大;③从来源构成来看,在使用期内公路旅游交通的碳足迹比重最大,约占碳足迹总量的71%,其次是索道旅游交通占27%,人行道旅游交通仅占2%。研究结果有利于实现旅游风景区低碳旅游发展目标,为旅游风景区节能减排提供理论支撑。     

北京市居民食物消费碳足迹

碳足迹作为一种评价碳排放影响的全新测度方法,已被用来衡量人类活动对大气环境和气候变化的影响。食物是人类的首要消费品,其消费的碳足迹反应维持一个区域人口的基本食物需求的碳排放以及对气候变化的影响。在碳足迹理论和模型的基础上,根据北京市食物的供应和消费现状情况,利用生命周期法(Life cycle analysis LCA),计算和分析了北京市居民食物消费的碳足迹。得到北京市居民食消费碳足迹为476.8×104t,约占北京市总碳足迹的6%,人均碳足迹为310.0kgCO2/人,占北京市家庭消费碳排放的23.3%,只占北京市能源消费人均碳排放量的5.96%,反映了居民食物消费对全球气候变化造成的影响有限。食物消费碳足迹最大的为粮食,其次为瓜果蔬菜豆类,总共占到65%以上,而在食物生命周期过程中,食物的再加工炊事过程碳排放最大,超过50%,合理减少食物加工炊事过程中碳排放将是减少食物消费碳排放的重要途径之一。其次为化肥农药施用,占到23.23%,减少食物生产过程中化肥农药使用,提高化肥农药的使用效率,或者进行生态农业尽量不使用化肥农药,北京市每年可减少135.1×104t CO2排放,人均87.84kgCO2/人,是有效的减排途径之一。     

计算机重构石油烃降解的微生物代谢途径

目的:用计算机重构石油烃降解通路,为石油污染的生物修复提供理论依据。方法:利用KEGG反应、化合物数据提取反应等式,过滤掉所有反应中的通用化合物及小分子化合物并构建反应矩阵,然后利用广度优先搜索算法在反应矩阵中搜索降解石油烃的代谢途径。结果:计算机分别重构了256 132条链烷烃降解途径和44条环己烷降解途径,以酿酒酵母作为降解石油烃的基因工程菌为例,通过限制改构菌整合的关键酶数目,分别得到了213条不需要转入关键酶的链烷烃降解通路和6条以氧化还原酶、松柏醇脱氢酶或环己醇脱氢酶和环己酮单氧酶为关键酶的环己烷降解通路,并构建相应的降解网络图,标注每个反应的酶。结论:应用计算机重构了2种石油烃降解途径,可为利用微生物对石油污染进行生物修复提供理论依据。     

基于碳足迹的传统农业系统环境影响评价——以青田稻鱼共生系统为例

现代农业在带来粮食高产的同时也产生许多生态环境问题,这促使人们再次把目光转向传统农业系统。一些传统农业系统不仅具有突出的经济、社会和文化价值,还具有多种重要的生态功能,如温室气体减排。然而,已有研究缺乏对传统农业系统整个生命周期的固碳减排能力的测算及其环境影响的评价。为此,基于农户调研数据,运用生命周期评价法对青田稻鱼共生系统的碳足迹进行了测算,并与当地水稻单作系统进行比较。研究发现:(1)青田稻鱼共生系统和水稻单作系统碳足迹分别为6266.7 kgCO_2-eq/hm~2和7520.0 kgCO_2-eq/hm~2,单位产值碳足迹分别为0.12 kgCO_2-eq/元和0.21 kgCO_2-eq/元。与水稻单作系统相比,稻鱼共生系统排放的温室气体更少,环境影响更小,生态和经济效益更高。(2)农业生产过程中积累的CH_4是碳足迹的最主要来源,农业生产资料投入中的化肥是碳足迹的的第二大来源。农业生产资料投入中的饲料则是稻鱼共生系统碳足迹的另一重要来源。通过碳足迹的方法对青田稻鱼共生系统的环境影响进行量化,不仅丰富了碳足迹在实际应用中的适用类型,对于其他传统农业系统的环境影响评价也具有借鉴意义。     

基于改进三维生态足迹模型的洞庭湖区生态可持续时空演化研究

洞庭湖是长江流域重要的调蓄湖泊,也是中国重要的农产品主产区。科学评估洞庭湖区生态可持续状态,揭示其时空演化特征,对探究其生态可持续影响因素与作用机理,降低生态赤字具有重要意义。基于碳足迹与生态足迹理论构建了改进的三维生态足迹模型,填补了化石能源无法核算生态承载力的问题,同时调整了不同土地利用类型的参数因子。在对洞庭湖区25个区县进行可持续发展的动态评价分析中,计算了2000—2019年生态赤字、足迹广度与深度的时空分布特征。研究结果表明：(1)近20年来洞庭湖区的人均生态足迹增长速度远高于人均生态承载力,致使人均生态赤字在时间维度上不断增大,空间维度上呈湖滨向周边地区扩散的趋势;(2)洞庭湖区除林地之外的土地利用类型均存在自然资本存量的消耗,且表现为高生态赤字;(3)三次产业结构的分配、土地利用的变化、居民对生活质量的提高以及生态保护政策的有效实施等均会对洞庭湖区的可持续发展产生较大影响;(4)改进后的化石能源账户相较于传统账户的计算方法更能反映真实的碳排量与碳吸收量。研究以期为洞庭湖区土地利用、生态保护以及促进社会经济可持续发展提供科学参考。