湿地生态系统碳汇与碳源过程的控制因子和临界条件

湿地生态系统由于其自身的结构组分特征,已成为地球表层系统中最为重要的碳汇。但是近年来对于湿地系统的不合理开发利用、降水减少等原因使其碳＂汇＂功能减弱,湿地的碳蓄积能力下降且有转变为碳＂源＂的趋势。文章从湿地生态系统的水份、植物类型、土壤厚度、微生物（底物、pH、温度、氧化还原条件）等方面总结了影响湿地碳汇/源过程的控制因子和临界交替条件。湿地水位的高低决定湿地的氧气环境,与甲烷产生量成正相关,但却与二氧化碳产生量有一定的负相关关系。湿地植物通过通气组织与根系分泌物等影响湿地碳的吸收与排放通量,湿地植株的高度、覆盖率等也是影响湿地作为碳汇与碳源的重要因素。不同深度土层由于其产甲烷菌、甲烷氧化菌等微生物活性不同导致各个土层碳吸收、排放通量的差异,通常浅层土壤中的CO2、CH4的产生率高于深层土壤。微生物的活跃程度直接影响到湿地碳的吸收与排放,影响活跃程度的因素包括湿地底物、pH、温度与氧化还原条件等。湿地底物浓度的增加会在一定程度上提高甲烷的产生率,中性或者是弱碱性环境是产甲烷菌的最适宜条件,在一定范围内温度越高,甲烷产生量越大,而温度对于二氧化碳的影响则是通过改变光合作用来实现。氧化还原电位与甲烷产生量成负相关关系,-150 mV是产甲烷菌产生甲烷的最高电位。总体上,由于湿地生态系统的复杂性和碳吸收与排放过程的复杂,以上这些因子相互作用,且在一定条件下会相互转化。最后针对如何充分发挥湿地生态系统的碳＂汇＂功能,控制湿地向碳＂源＂转化的条件措施方面进行了讨论,包括间歇灌溉、种植多年生草本植物或木本植物等来增强湿地的固碳能力。     

湿地甲烷的产生、氧化及排放通量研究进展

甲烷研究已倍受科学界关注,不仅由于其对全球变暖的贡献仅次于二氧化碳,贡献率达25%,还因为单分子甲烷的增值潜势是二氧化碳的15~30倍.湿地是甲烷的重要来源,估计湿地生态系统对全球甲烷排放的贡献率约为20%,即为100~200Tg a?1.湿地甲烷在厌氧条件下产生,在土壤氧化层以及根际中部分氧化,然后通过土壤、水体和植物体排放到大气中去.就近10a来湿地甲烷产生、氧化、传输过程及其影响因素等的研究进展进行了综述.产甲烷菌的研究主要集中在其对环境因子的生理生态和分子生物学,尤其集中在稻田产甲烷菌的研究上,因此在深度和广度上都有待突破.产甲烷过程是一个复杂的生化过程,要对甲烷排放量估计、甲烷排放动态研究以及在甲烷排放建模等方面取得进展,必需在甲烷产生机制上进行突破.甲烷氧化菌的研究集中于菌群对环境的适应以及其自身氧化能力上,应用研究还不是很深入.甲烷氧化过程的研究已经有了一定的深度,但氧化过程具体机理的研究还有待进一步深入,这需要分子生物学以及基因组学等多学科的交叉.甲烷传输过程是研究甲烷排放动态的基础,目前相关研究较少,国内有关研究主要集中在稻田研究上,对高寒湿地的研究则几乎是空白.湿地甲烷通量的研究是目前温室气体研究的热点问题,但主要解决的问题是大气中甲烷气体浓度增加与湿地甲烷通量的关系.湿地甲烷通量是由多种因素决定的,对影响湿地甲烷通量的因素的研究相当丰富,特别是近年来对生物因素的关注.由于学科的发展,近10a在这方面的研究较之过去更为全面和系统.图1表1参68     

不同类型河滨湿地甲烷和二氧化碳排放初步研究

湿地生态系统在全球碳循环中起着重要作用。湿地在低氧环境中促进碳累积的同时产出温室气体——甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2),湿地的碳源和碳汇功能近来成为全球气候变化研究关注的重点问题。对于保护和修复湿地等生态工程措施与湿地温室气体排放量之间的关系还不明确。运用了静态箱-气相色谱法,对Olentangy河湿地研究中心的4种不同类型河滨湿地(人工种植人工湿地、自然演替人工湿地、半人工湿地和自然湿地)甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)排放时空规律进行了研究,探讨了湿地土壤温度、水文条件等环境因子对CH4、CO2排放的影响。结果表明,不同类型河滨湿地的CH4和CO2排放量具有显著的时空异质性,甲烷排放速率(中值)为:自然湿地(CH4-C 0.33~85.7 mg·m-2·h-1)人工湿地(CH4-C0.02~20.5 mg·m-2·h-1)半人工湿地(CH4-C-0.04~0.09 mg·m-2·h-1)。CO2排放通量的中值(平均值)分别为9.8(19.2)、13.5(20.6)、24.7(36.0)和33.7(40.3)CO2-C mg·m-2·h-1。在湿地1、湿地2和河道边湿地中的CH4排放量与土壤温度显著性相关,相关系数分别为0.88、0.86和0.85;湿地1、湿地2和牛轭湖湿地CO2通量与土壤温度相关性显著,相关系数分别为0.63、0.54和0.67。土壤含水率与甲烷排放量具有一定的相关性;与二氧化碳排放通量具有显著负相关性。土壤碳含量与其相应的CH4和CO2排放量之间关联度都较高。在同一区域淡水河滨湿地中,自然湿地的CH4和CO2排放通量均大于恢复湿地,CH4和CO2排放的空间异质性是由于洪水冲击频率、土壤状况、地下水位及净初级生产力等因素决定的。     

浅论稻田甲烷的产生和排放

目前的研究结果表明,我国稻田甲烷排放通量大约在7.8—60mg/m~2·h。稻田甲烷的排放包含着甲烷在水田土壤中的生成和从土壤向大气释放这样两个过程。前者是通过土壤中微生物活动分解复杂的有机物质,在渍水还原条件(氧化还原电位低于-200mv)下,由产甲烷菌最后转化形成甲烷;后者主要是通过水稻植株向大气释放,只有少量通过气泡或分子扩散从水田土壤通过田面水层向大气排放。显然,稻田甲烷的生成、排放是一个以生物学过程为中心,并与土壤环境、土表水层和大气环境的一些物理、化学条件密切相关的过程。土壤温度、pH值、水稻品种的生物学特性及稻田的水浆管理、施肥措施等等都会影响稻田甲烷的排放。只有研究并掌握稻田甲烷排放的机理及其影响因素,才能真正做到在争取水稻优质、高产的同时,抑制或减少甲烷的排放。     

湿地生态系统甲烷排放研究进展

湿地是大气CH4的主要自然来源。天然湿地每年向大气中排放的CH4占全球CH4排放总量的15％～30％。在厌氧环境条件下，CH4通过甲烷产生菌的作用而产生；在氧化条件下，CH4通过土壤中微生物的作用而被氧化和迁移。CH4从土壤中的排放和吸收经过几个生物和物理过程。湿地中CH4通量在时空两个方面都有较大变化，这种在空间上的变化与CH4产生、氧化和迁移过程有关，同时受不同地域的特殊因素如水文状况、植物群落、土壤温度等的影响。湿地水文条件是决定CH4排放的关键控制因子，表层土壤温度与CH4排放通量成正相关关系，土壤中氮含量也对CH4排放通量起作用。环境因子与CH4排放间的交互作用是非常复杂的，与CO2相比，CH4的产生在时空两方面更易于变化。目前关于湿地CH4排放的模型多为一维模型，主要模拟CH4在土壤中的产生过程，以及从上覆土壤、植被和水体进入大气的迁移过程；模型一般涉及不同深度的土壤温度、水位和净初级生产力。     

森林土壤氧化（吸收）甲烷研究进展

甲烷是一种重要的温室气体,对全球气候变暖的贡献仅次于CO2,约为25%。大气甲烷可以被土壤中甲烷氧化细菌在有氧条件下吸收利用,陆地生态系统森林土壤氧化吸收甲烷的研究已有大量报道。甲烷氧化菌是以甲烷作为唯一的碳源和能源的一类细菌的总称。但森林土壤在全球甲烷核算中具有一定的不确定性,取决于产甲烷菌和甲烷氧化菌的相对活性。甲烷氧化菌的研究集中在环境对氧化能力的影响和自身氧化能力上。大气甲烷氧化过程为高氧化能力低亲力氧化,受到一些因子,如土壤温度、土壤通气状况、pH、氮肥等的影响,具体机理的研究还有待进一步深入。土壤通气状况受土壤质地与土壤水分影响,土地利用类型可能改变土壤容重、土壤结构和土壤水分,进而影响土壤甲烷氧化。植物可以通过自身对生境的作用或化感作用影响土壤甲烷氧化。土壤动物的研究则相对较少,目前排放清单中仅有白蚁是全球甲烷核算所包括的。从甲烷氧化菌的分类出发,对甲烷氧化菌氧化甲烷的机理、菌的生态分布及甲烷氧化的影响因素、时空异质性、观测方法等作出了综述,为正确认识和准确预测森林土壤在一定气候和土地利用类型条件下的甲烷氧化强度提供理论依据。     

环境和微生物因子对隆宝滩不同植被类型土壤甲烷通量的影响

以位于青藏高原中部的隆宝滩国家级自然保护区为对象,使用便携式温室气体分析仪分别对高寒草地(Alpine grassland,AG)、沼泽化草甸(Marsh meadow,MM)和高寒沼泽(Alpine marsh,AM)的CH_4通量进行原位观测,同时分析生物量、微生物、土壤营养元素、土壤温湿度等因子,旨在通过相关分析获得不同植被类型CH_4通量差异及其与环境和微生物因子的关联。结果表明,生长季节中不同植被类型CH_4通量具有明显的时空差异,MM和AM中的CH_4通量较高,在9月达到峰值,AG表现为CH_4吸收,在8月达到谷值,AG的CH_4通量与MM和AM差异显著(P0.05)。AG的土壤有机碳、总氮、生物量显著低于MM和AM(P0.05),而全钾则相反。AG土壤中产甲烷菌mcrA基因丰度显著低于其他2种植被类型,而甲烷氧化菌pmoA丰度则相反(P0.05)。相关分析显示,CH_4通量与土壤湿度、有机碳、总氮、生物量和mcrA显著正相关(P0.05)。总之,隆宝滩湿地AG的CH_4通量与其他2种植被类型的差异是由于碳源、微生物和土壤温度湿度等因素的不同造成的,高寒湿地中不同类型植被CH_4通量差异的确定可为精确估算青藏高原高寒地区的CH_4排放提供数据支持。     

间隙灌溉和控释肥施用耦合措施对稻麦轮作系统土壤微生物群落丰度的影响

间隙灌溉模式下控释肥施用可减缓稻麦轮作系统CH_4和N_2O排放交互排放效应,从而降低综合温室效应,然而有关间隙灌溉和控释肥施用耦合措施对稻麦轮作系统土壤微生物的影响鲜有研究。通过采集稻麦轮作系统田间原位试验新鲜土样,采用核酸定量技术研究间隙灌溉和控释肥施用耦合措施下稻麦轮作系统土壤微生物群落丰度的变化,以探讨此耦合措施降低稻麦轮作系统降低CH_4和N_2O排放的微生物机理。结果发现,除古菌外,稻季土壤细菌、产甲烷菌、甲烷氧化菌、氨氧化菌和反硝化菌群落丰度均高于麦季;间隙灌溉显著影响稻田产甲烷菌、甲烷氧化菌、氨氧化菌和反硝化菌数量的季节变化;与尿素相比,施用控释肥增加了稻麦轮作系统细菌、古菌和产甲烷菌数量,降低了甲烷氧化菌、氨氧化菌、反硝化菌数量。稻季CH_4和N_2O的排放量与土壤微生物丰度之间存在显著相关性:CH_4排放量与古菌、产甲烷菌和甲烷氧化菌数量均呈极显著正相关关系(P0.01),而与氨氧化菌数量呈显著负相关关系(P0.05);N_2O排放量与氨氧化菌、甲烷氧化菌、nirK型和nosZ型反硝化菌数量均呈显著正相关关系(P0.05),而与nir S型反硝化菌无显著相关性。研究表明,间隙灌溉和控释肥施用耦合措施通过影响稻麦轮作系统相关功能微生物的群落丰度进而减缓CH_4和N_2O气体的交互排放效应。     

种稻盆钵土壤甲烷排放通量变化的研究

通过温室盆栽试验，研究了不同冬作处理时后茬水稻生长期甲烷排放通量及土壤温度、土壤Ｅｈ的日变化规律。结果表明：连续晴天甲烷排放通量和土壤温度存在明显的昼夜变化，最大值出现在下午４时左右，最小值出现在凌晨４时左右，符合余弦函数变化规律；连续阴雨天甲烷排放通量有逐日降低的趋势，但其昼夜变化缺乏规律性。种稻盆钵土壤甲烷排放通量昼夜变化主要受０～１０ｃｍ深土壤温度的影响，而与土壤氧化还原电位无关。     

稻鸭鱼共栖生态系统CH4排放规律研究

首次对稻-鸭-鱼共栖生态系统中的甲烷排放通量进行了系统研究。结果表明:甲烷排放通量日变化呈现一定的规律,排放高峰出现在下午14:00~16:00,晚上0:00~4:00达到最低值。稻-鸭-鱼共栖生态系统生态种养期间甲烷排放通量表现出一定的规律,甲烷排放出现2个峰值分别出现在水稻生长返青期、幼穗分化期,第1个峰值为15.813mg/(m2·h),第2个峰值为9.485mg/(m2·h)。其次在水稻分蘖盛期,甲烷的排放通量最高可达8.227mg/(m2·h)。稻-鸭-鱼共栖生态系统中,土壤氧化还原电位增加10.98mV,还原物质总量、活性还原物质总量分别降低1.46cmol/kg、1.25cmol/kg。稻田甲烷排放与土壤氧化还原电位呈极显著负相关,与还原物质总量、活性还原物质总量呈极显著正相关。     

湿地碳循环研究综述

湿地由于其巨大的碳库储存能力而成为碳循环研究的热点之一.从湿地CO_2/CH_4释放时空格局,CO_2/CH_4释放影响因子,碳"源""汇"评估及人类活动影响四个方而综述了国内外湿地碳循环方面的研究工作.认为当前对湿地碳排放过程各种潜在的影响因素比较清楚,但碳排放过程各种影响因子之间存在的交互作用有待于进一步深入研究.在进行不同湿地类型碳循环研究的同时,应加强包括微生物、植物根系等地下碳动态研究,加强碳、氮耦合研究.在评估人类活动对湿地碳循环的影响过程中,要综合考虑植被碳库、土壤碳库及土壤碳排的变化.另外,无论从认识不同湿地类型碳过程特征及机理的角度,还是从减少全球或区域碳收支估测不确定性的角度来看,加强数据缺乏地区的湿地类型的碳平衡及相关碳过程的研究都具有重要意义.     

1987-2008年南四湖湿地植被碳储量时空变化特征

利用研究区1987、1997和2008年的LandsatTM／ETM＋卫星遥感数据,结合实地采样调查和收集的资料,计算3个时期山东省南四湖湿地各植被类型的面积和碳储量;同时依照不同覆被类型（植被类型）的平均碳储量将各覆被类型的斑块划分为不同储碳等级,绘制3个时期的南四湖湿地植被碳格局图,分析植被碳储量的时空变化特征、变化产生的原因和变化对湿地的潜在影响。研究结果表明：研究前期（1987年）植被储碳格局存在着明显的植被碳储量以湖南北中心线向两岸增大的带状特征,研究中后期（1997-2008年）带状储碳格局不断破碎化并最终消失。整个研究期高储碳等级的斑块面积不断减小,低储碳等级的斑块面积增加。湿地植被碳储量呈现前期基本稳定后期显著减少的特征,1987、1997和2008年湿地植被碳储量均值分别为1．07、1．08和O．64TgC,1987-1997年湿地植被碳储量平均年增加0．001TgC,变化幅度不大;1997-2008年年减少0．04TgC,下降较明显。其中自然植被碳储量在整个研究期内持续减少,人工植被碳储量呈现先增加后减少的波动变化特征,分析认为这一变化特征产生的主要原因是南四湖地区多因子驱动的土地覆被变化活动。通过区域湿地植被的碳平衡动态分析认为,植被碳储量（碳库）的减少可能会导致整个湿地碳储量的入不敷出,使整个湿地碳汇能力下降甚至可能变为碳源。     

基于DNDC模型评估水位变化对滨海湿地净生态系统CO2交换的影响

水位是影响滨海湿地生态系统蓝碳功能的重要因素。气候变化引起的海平面上升以及极端气候事件的频发,可能加快水位的变化,从而改变生态系统碳交换的过程。然而,滨海湿地碳汇功能响应水位变化的机制尚不清楚。为了评估水位对滨海湿地净生态系统CO₂交换(NEE)特征的影响,以及验证DNDC(denitrification-decomposition)模型对模拟预测滨海湿地生态系统碳交换的适用性,该研究设计了野外水位控制试验(自然水位,地下20 cm水位、地表10 cm水位),并利用DNDC模型模拟和预测水位变化对滨海湿地NEE的影响。结果表明:(1)不同水位处理之间NEE差异显著,地表10 cm水位处理促进CO₂吸收,地下20 cm水位则抑制CO₂吸收;(2)经过校准和验证的DNDC模型可以准确模拟水位变化对黄河三角洲湿地NEE的影响,NEE模拟值的日动态与田间观测结果显著相关(R²>0.6);(3)通过改变气候、土壤和田间管理等输入参数对DNDC模型进行灵敏度检验,生态系统碳交换过程对日均温、降雨和水位改变的响应最为显著,其中,水位对NEE的影响主要作用于土壤呼吸(Rs)。未来气候情境下,不同水位变化下的生态系统碳交换过程随年份增长呈现不同的规律,因此未来的模拟研究应关注DNDC中水文模块和植被演替过程的完善。该研究可为预测水文变化情境下滨海湿地碳汇功能的未来发展以及政策制定提供参考。     

西双版纳森林植被碳储量动态与增汇潜力研究

科学评估区域森林碳储量动态与增汇潜力对理解陆地碳循环具有重要的意义。本文基于生物量转换因子连续函数法,对西双版纳1993—2006年间森林植被碳储量与碳汇潜力进行了研究,结果表明,（1）西双版纳1993—1994年间森林植被整体碳储量为60 770 378.37 t,碳汇增量表现为栎类（Quercus L.）〉经济林〉思茅松（Pinus kesiya）〉其它阔叶〉桤木（Alnus cremastogyne）,主要森林类型的碳密度范围为15.08～74.76 t.hm-2;2005—2006年间森林植被整体碳储量为62 347 715.19 t,比1994—1993年间上升2.60%,碳汇增量均表现为其它阔叶〉经济林〉栎类〉思茅松〉桤木〉杉木（Cunninghamia lanceolate）〉其它针叶,主要森林类型的碳密度范围为8.60～70.90 t.hm-2。（2）2005—2006年间,景洪森林植被整体碳储量为23 299 801.23 t,碳密度范围为8.78～73.35 t.hm-2;勐海森林植被整体碳储量为14 058 043.42 t,碳密度范围为7.95～59.51 t.hm-2;勐腊森林植被整体碳储量为25 050 562.32 t,碳密度范围为8.46～98.73 t.hm-2。可见,1993—2006年间,西双版纳森林植被起到了重要的碳汇功能,且其碳汇功能呈上升趋势。     

湿地碳汇功能探讨:以泥炭地和芦苇湿地为例

大量研究表明湿地是地球表层系统中的重要碳汇,对于吸收大气中的温室气体,减缓全球气候变暖有重要作用.由于近几十年来全球气候变暖和人类活动的影响,湿地碳汇功能不断减弱.文章以泥炭地和芦苇Phragmites australis湿地为例来分析湿地的碳汇功能发现:农业排水、土地利用方式的改变、大气中CO2体积分数升高、全球气候变化等人为和自然因素影响了泥炭地的碳汇功能,泥炭地的碳蓄积能力下降,逐渐由"碳汇"转变为"碳源";尽管芦苇湿地是CH4的重要来源,但其对CO2具有较强的碳汇作用,综合来看芦苇湿地的仍是温室气体的净汇;人工芦苇湿地污水净化系统的温室气体排放量高于天然芦苇湿地.分析表明,研究泥炭地和芦苇湿地在全球气候变化下的响应及反馈机制,确定合理的湿地开发模式将是未来湿地碳汇研究的主要方向.     

上海、北京和天津碳排放的比较

以北京、天津、上海为例,探讨了城市碳排放趋势预测的研究方法。采用最优增长率模型,研究了经济平稳增长的条件下,各市未来的能源碳排放趋势。考虑了水泥工业的碳排放量,并采用CO2FIX模型计算各市森林碳汇量,从而得到各市净碳排放量。结果表明：北京、天津、上海的能源碳排放量都呈倒U型曲线,上海的碳排放量远高于北京和天津两市。北京、天津、上海的水泥碳排放量都呈增加趋势,其中北京每年的水泥碳排放量最大,且增长率也是3个城市中最大的。北京和天津的累计森林碳汇量不断上升,上海的累计森林碳汇量几乎为零。北京、上海、天津的净碳排放量仍呈倒U型曲线增长,但与不考虑水泥碳排放和森林碳汇时的情况差别不大。由此可见,北京、上海、天津应重点减少能源碳排放,有效控制水泥产业碳排放,逐步扩大植树造林面积,从多方面采取措施降低碳排放。     

土地利用对湿地土壤活性有机碳的影响研究进展

湿地生态系统土壤碳库的周转及碳源/汇过程对全球气候变化起着极其重要的作用,而土壤碳库中的活性碳组分对环境因子变化响应最为敏感,湿地土壤活性有机碳在湿地土壤碳、氮、磷等养分元素的生物地球化学循环方面起着十分重要的作用。不同的土地利用方式对湿地土壤活性有机碳组分的特征分布影响显著,综述了土壤活性有机碳内涵、组分及土地利用方式变化对湿地土壤活性有机碳多种组分的影响研究进展,展望不同土地利用方式下湿地土壤活性碳库的未来研究方向,并提出今后应加强不同土地利用方式下湿地生态系统土壤活性碳库与土壤微生物及土壤酶活性的关系研究,以期为评估湿地生态系统碳源/汇功能提供理论基础。     

大气CO2升高对土壤碳循环影响的研究进展

土壤有机碳是陆地碳库的重要组成部分,其积累和分解的变化直接影响全球的碳平衡。据估计,全球土壤（表层1m）有机碳积累总量相当于大气中碳总量的2～3倍。土壤是温室气体的源或汇,土壤碳库的变化将影响大气C02的浓度,因此,土壤碳库对人类活动的响应也是全球碳循环和全球变化研究的热点。在全球变化的大背景下,大气CO2升高导致植被生态系统碳平衡的改变进而对土壤碳循环产生影响。总结了陆地生态系统碳循环对大气C02浓度升高响应的主要生物学机制及过程,简述了大气C02浓度升高对影响土壤碳输入和输出的各因素的研究进展,并指出未来研究的主要方向。在大气C02浓度升高条件下,陆地生态系统碳循环的变化主要反映在以下几个方面：1）不同类型植物群落的净初级生产力（NPP）显著增加,但湿地植物的净初级生产力也有可能降低;2）光合产物向根系分配的数量增加,地上／地下生物量降低,根系形态发生变化,根系周转速率和根系分泌等过程的碳流量提高;3）植物含氮量降低,C／N提高,次生代谢产物增加,微生物生长受到抑制,植物残体分解速率降低;4）土壤呼吸速率显著增加,提高幅度受植物类型与土壤状况的影响;5）进入土壤的植物残体及分泌物的数量和性质影响土壤酶的活性,脱氢酶和转化酶活性增加,酚氧化酶和纤维素酶受植物类型与环境条件的影响;6）土壤中真菌的数量的增加幅度要高于细菌;7）CH4释放量增加,在植物的生长期表现更为明显。由于陆地生态系统碳循环的复杂性,研究结果仍有很大的不确定性。大气C02浓度升高与全球变化的其它表现间的交互作用将是今后研究的重点,同时由于土壤碳循环是一个由微生物介导的生物地球化学循环过程,因此,加强陆地生态系统碳循环的微生物机制研究也将为全面理解碳循环的过程提供更加准确的研究理论基础。     

区域能源碳足迹计算模型比较研究——以湖北省为例

能源消费排放是最主要的碳排放来源,研究能源碳足迹重要理论和现实意义。如何准确计算和表征能源碳足迹的大小成为该研究领域的重要问题。在文献回顾的基础上,文章总结了3种目前应用较广泛的计算区域能源消费碳足迹的方法和模型,它们分别是碳汇法、净初级生产力改进模型和净生态系统生产力改进模型。分别介绍了其计算公式、输入参数和计算过程。以湖北省1998-2009年能源消费碳足迹的计算为例,分别用这几种方法计算了能源消费碳足迹的总量和人均碳足迹。得到的主要结论有：研究区域能源消费碳排放量增长较快,3种方法和模型计算得到的碳足迹总量和人均量从时间序列上看,整体变化趋势一致,碳足迹亦呈现快速增长。但3种模型计算出的碳足迹大小差异较大,碳汇法模型足迹最大,净生态系统生产力改进模型次之,净初级生产力改进模型结果最小,并且碳汇法的计算结果明显大于其他两种模型。计算结果差异的原因在于,传统碳汇法模型只考虑林地的碳吸收能力,忽略了区域其他用地类型的碳吸收能力。净初级生产力改进模型考虑了各种用地类型的吸收能力,但从生态系统来说忽略了异氧呼吸的碳释放,高估了区域的碳吸收能力。几种模型都运用了固定值或者平均统计量,未能考虑地域差异,同时未考虑各统计量随时间和气候等变化而变化的可能,存在一定的不合理性,这也是今后研究值得深人研究的方向。