施氮稻田温室气体排放的环境效益评价

基于对成都平原稻田生态系统CO2、CH4和N2O排放的原位观测,应用碳税法、工业制氧成本法和造林成本法对施氮情况下稻田生态系统气体调节的环境效益进行评价。研究表明,施氮情况下,稻田温室气体排放产生的环境负效益增加14.4%,但由于施氮提高了水稻生物量,使稻田生态系统固定CO2和释放O2的环境正效益提高26.2%,因而稻田生态系统通过自身气体调节功能产生的环境效益提高47.8%。所以,施氮通过提高稻田生态系统自身气体调节功能,能够降低大气中温室气体的浓度,抑制温室效应的发生,而水稻在调节稻田气体,减轻温室效应中起到主要作用。     

大清河阜平流域生态系统结构变化的服务价值响应研究

生态系统通过物质循环、能量流动和信息传递为人类提供必要的生态服务功能,其结构变化可引起生态系统过程和服务功能的改变。研究区域的生态服务功能对生态系统结构变化的响应规律对高效配置环境资源和合理制定环境政策具有重要意义。论文以大清河阜平流域为研究对象,利用1985—2015年每隔5 a的遥感影像,采用监督分类法及价值量法,研究了该区域生态系统结构、服务功能近30 a的变化规律趋势,分析了研究区服务功能对生态系统结构变化的响应规律。结果表明：1）1985—2015年研究区生态系统结构发生明显变化,建设用地、林地、耕地、水域生态系统呈正变化,变化幅度分别为139.57%、90.66%、68.79%、6.55%;未利用地、草地生态系统呈负变化,变化幅度分别为-83.48%、-54.92%;其中林地面积的增加主要是由草地和未利用地转变而来,耕地面积增加主要由未利用地构成,建设用地的扩张主要占用耕地和未利用地。2）研究区服务价值变化趋势以2000年为界,前15 a呈增加趋势,后15 a呈减少趋势。2000年总服务价值最高,为58.08亿元;不同时期林地服务价值对研究区总服务价值贡献率最大,其次是耕地和草地;单项服务价值中,保持土壤服务价值贡献率最大,其次是维持生物多样性、气体调节和气候调节服务价值。3）研究区服务价值的增加得益于草地→林地的服务价值流向和未利用地→林地的价值流向,服务价值的损失来自于耕地转变为建设用地的服务价值损失和林地转变为耕地的服务价值损失。     

稻田生态系统多功能性价值评估方法体系研究

生态系统服务价值评估多集中于森林和湿地生态系统,随着稻田生态系统的多功能性得到认同,其价值评估成为新热点,但目前还未形成统一的价值评估方法体系。文章在已有的国内外研究的基础上,将稻田生态系统服务功能划分为供给、调节、支持及文化服务4大类功能,并细化为11项指标进行评估,其中社会保障和处理生活废弃物的价值不能忽略。同时,文章将少有学者研究的负面效益纳入稻田生态系统评估方法体系中,包括对农用化学品污染、水资源消耗、温室气体排放及围湖造田4方面带来的负面经济价值分别进行评估,旨在提出最新且全面的稻田生态系统多功能性价值评估方法体系,解决估值结果相差甚远、科学性欠佳的现状,并提高公众对稻田生态系统多功能性价值的认识。     

紫云英配施氮肥对稻田生态系统服务功能的影响

紫云英是南方稻田重要的绿肥作物,翻压还田后可替代部分氮肥,减少化肥用量,提高农产品产量和品质。基于农田生态系统服务功能价值理论与方法,选取农产品供给、气体调节、土壤养分累积和水分涵养4类服务功能,对紫云英翻压配施不等量氮肥各处理下的稻田生态系统服务功能价值进行了评估。结果表明：紫云英还田后配施氮肥提高了稻田生态系统服务功能总价值。与冬闲处理相比,冬种紫云英处理下的农产品总产出增幅达7.56%~20.83%,气体调节功能价值增幅为21.64%~37.61%,水分涵养功能价值增幅为8.74%~26.26%,稻田生态系统服务功能总价值增幅15.15%~41.39%,尤其以紫云英与氮肥配施效果较好,其中紫云英+优化施氮处理在农产品供给总价值、产投比、气体调节功能价值、涵养水分价值等方面最高。该研究初步核算了紫云英配施不等量氮肥条件下的稻田生态系统服务功能总价值,有利于全面认识冬种紫云英的综合效益,为种植绿肥的生态补偿政策提供理论依据。     

采煤沉陷区农田-水域生态系统变化前后服务价值评估

两淮矿区煤炭大规模的井工开采导致了广泛的土地沉陷和积水,农业生态系统向水域生态系统转变,生态系统结构和功能发生重大变化,采矿前后生态系统服务价值对比研究有助于深入理解采矿活动对区域生态系统扰动影响。该研究参照农田生态系统和水生态系统服务价值评估方法并选取合理的指标体系,对两淮典型矿区农田生态系统向水域生态系统转变前后的生态服务价值进行了定量估算和比较。研究结果表明:由于水生态系统服务功能的多样化,使得其服务功能单位面积总价值均高于此前的农田生态系统,淮南3个研究水域生态系统的服务价值从原来的农田生态系统的53 845元/(hm2·a)增加至95 203~133 089元/(hm2·a)的范围,而淮北2个研究水域生态系统的服务价值则从47 624元/(hm2·a)增加至82 948~93 204元/(hm2·a)的范围;由于大量储水空间的形成,农田生态系统原有的产品提供价值主要转变为供水价值,占总服务价值的45%左右;同时水域水分调节功能和水质净化功能也显著增强,二者在淮南水域占到总服务价值的48%左右,在淮北水域则为40%左右;由于水域生态系统初级生产力显著下降,使得其初级产品提供能力和气体调节能力弱化80%~90%,但生物多样性服务价值显著增加。     

拉萨河谷地区青稞农田生态系统服务功能的评价——以达孜县为例

以拉萨河谷地区达孜县为例,运用市场价值法、替代工程法、影子价格法等方法对青稞农田生态系统生产农产品、固定CO2、释放O2、涵养水分、维持营养循环等服务功能进行了计算。结果表明:达孜县青稞农田生态系统各项服务功能的总价值为37249.77×104元,各项服务功能的价值依次为:农产品价值16973.38×104元(45.57%)、释放O2价值10649.81×104元(28.59%)、固定CO2价值7875.03×104元(21.14%)、营养循环价值1478.23×104元(3.97%)、涵养水分价值273.32×104元(0.73%)。由此可知熏达孜县青稞农田生态系统为其经济生产力提供了巨大的生态服务,其农产品生产服务功能尤为突出。     

海河流域草地生态系统服务功能及其价值评估

草地生态系统为人类提供了畜产品和生命支持两个方面的多种服务功能,但人们常关注产品提供功能而忽视生命支持功能。研究采用联合国千年生态系统评估框架,构建了海河流域草地生态系统服务功能的评估指标体系,并以2005年为基准年,运用市场价值法、影子价格法等多种方法对海河流域草地生态系统进行经济价值评估。结果表明,海河流域草地面积为6.67×10¹⁰ m²,提供产品、固碳、保持土壤、净化环境等8项服务功能的总价值为2 216.28×10⁸元,单位面积价值为3.32元/(m²·a)。其中,提供产品的价值量最大,占总价值的31.3%,其次是固碳和营养物质保持功能的价值,分别占总价值的26.8%、22.2%。海河流域草地生态系统除了具有重要的产品提供功能外,固碳、营养物质保持等生命支持功能的巨大经济价值也不容忽视,平衡兼顾草地生态系统的产品提供功能和生命支持功能有助于促进海河流域经济社会发展与生态保护的协调。     

黄河三角洲自然保护区湿地生态服务功能价值评估

黄河三角洲自然保护区是世界上暖温带保存最完整、最年轻的湿地生态系统之一,具有多种重要的生态服务功能。通过山东省第二次湿地资源调查（2011-2013年）及其它统计数据,结合保护区湿地生态系统的特征、结构及过程,构建了生态系统服务功能价值评估体系,应用生态经济学的理论和研究方法,对保护区湿地生态系统的供给、调节、支持和文化四大类功能进行了全面评估。结果表明:保护区湿地生态系统提供的生态系统服务总价值为123.113×108元,单位面积服务价值为5.93万元/hm2,其中调节服务功能价值最大,为85.773×108元,占总价值的69.78%;其次供给服务功能价值为19.018×108元,占15.45%;文化服务功能和支持服务功能价值分别为11.992×108元和6.330×108元,占9.74%和5.14%。具体提供的15项服务功能价值大小依次为消浪护岸>调蓄洪水>食物>科教>固碳>生物多样性维持>气候调节>供水>保持土壤>大气组分调节>水质净化>原材料>旅游>航运>促淤造陆。货币价值的直观性突显了保护区湿地对当地经济及生态环境的重要性,可提高人们对保护区湿地生态系统的正确认识,为湿地生态系统的保护和管理提供科学的理论依据。     

湖南地区不同集约化栽培模式下双季稻稻田CH4和N2O的排放规律

采用静态暗箱-气相色谱法研究了湖南双季稻稻田不施氮(NN)、当地常规(FP)、高产高效(YE)、再高产(HY)、再高效(HE)5种不同栽培模式下温室气体(CH4、N2O)的排放规律.结果表明:水稻生长季CH4累积排放量变化为(206.5±37.5) kg· hm-2(FP,早稻)～(490.5±65.7) kg·hm-2(HE,晚稻),N2O-N累积排放量变化为(0.08±0.05) kg·hm-2(NN,早稻)～(0.326±0.15) kg·hm-2(HY,晚稻).不同栽培模式对CH4和N2O的排放都有显著影响(p＜0.05).HE模式CH4排放显著高于其他模式62％～ 87％(p＜0.05),尤其是晚稻季节;除NN模式外,其他4种模式间N2O排放差异不显著.冬季休闲期也是CH4和N2O排放的重要时期,分别占全年排放量的9.7％～19.7％和42％～ 62％.CH4主导了稻田不同栽培模式下的综合温室效应,在各模式中均占95％以上.施氮肥提高了作物产量,降低了温室气体强度(GHGI).在5种模式中,YE和HY模式温室气体强度较小,HY模式下仅为(0.97±0.16) kg·kg-1(以每kg产量排放的CO2当量计).因此,与FP模式相比,YE和HY模式既能提高产量和氮肥利用率,也能减缓温室效应;但HE模式排放的温室气体较高,在实际应用前尚需进一步研究.     

基于地形的县域生态系统服务价值分析

通过收集2007年和2017年绛县的DEM数据和遥感数据,经遥感解译和GIS重分类,将该区域高程划分为6个等级、地形坡度划分为5个等级、土地利用类型划分为7类,计算和探讨了2007—2017年间绛县各土地利用类型的生态系统服务价值和单项生态系统服务价值在地形梯度上的变化情况,并计算了生态系统服务价值动态度和敏感性指数。结果表明:2007—2017年间,绛县土地利用面积增加了9 596 hm~2,生态系统服务总价值增加了14 762.80万元;生态系统服务价值增加量最大的为林地,生态系统服务价值减少量最大的为耕地;林地在900～1 200 m地形梯度上有最大的生态系统服务价值增加量12 620.66万元,在13°～20°地形坡度梯度上有最大的生态系统服务价值增加量9 946.53万元;在各单项生态系统服务价值类型方面,气体调节生态系统服务价值增加量最大,废物处理生态系统服务价值减少量最大;建设用地的生态系统服务价值动态度和敏感性指数最大,林地对绛县的生态系统服务价值贡献最多。     

莫莫格自然保护区湿地潜在土壤养分效益估算

利用GIS手段,运用环境经济学评价方法对莫莫格自然保护区潜在土壤养分效益进行估算,同时对潜在土壤养分效益的空间分异进行探析。结果表明,莫莫格自然保护区湿地潜在土壤养分效益为153×10⁸元,保护区单位面积潜在土壤养分效益为10.6×10⁴元·hm-2;其中,中部湿地潜在土壤养分的效益为12.7×10⁴元·hm-2,东部为12.2×10⁴元·hm-2,西部为7.6×10⁴元·hm-2,即中部>东部>西部。在湿地土壤养分中,有机质、全钾对潜在土壤效益的贡献率大,而全氮、全磷的贡献率最低。潜在土壤养分效益估算及其空间分异研究,弥补了湿地效益评估的空白;同时为湿地的恢复重建、湿地管理提供了必要的理论依据。     

亚热带稻田生态系统CO2排放及影响因素

采用静态箱法对亚热带稻田生态系统CO2排放进行了定位观测.结果表明,水稻生长条件下的稻田CO2总排放通量(Rt)随晚稻生育期进程波动幅度较大,平均值为926.2mg/(m2·h);土壤CO2排放通量(Rs)则波动较小,平均值为285.4mg/(m2·h).二者与气温、不同土层(0,5,10,15cm)土壤温度均呈极显著的指数相关关系,温度系数(Q10)分别为2.33和1.70.稻田生态系统CO2累积排放量与水稻生物量间存在极显著的对数关系.在晚稻整个生育期,稻田生态系统从大气中净固定碳量为3.85t/hm2.     

作物生长和氮含量对土壤-作物系统CO2排放的影响

为探讨作物生物学特征对土壤-作物系统CO₂排放的影响,本研究基于逐步收割法和静态暗箱-气相色谱技术,以冬小麦和水稻作物为研究对象,采用盆栽和大田试验的方法,在作物生长的主要生育期原位测定了土壤-作物系统CO₂排放速率,同时测定了作物生物量和氮含量.研究结果表明:①土壤-作物系统CO₂排放在生长季内呈现动态变化,土壤-水稻系统CO₂排放高于土壤-冬小麦系统.②作物暗呼吸速率与生物量呈显著线性相关.③作物暗呼吸系数(R_d)的季节变化可以用植株氮含量来描述.冬小麦R_d与N含量的关系可用线性方程R_d=0.0124N-0.0076(R²=0.9879,p<0.001)表示;水稻R_d与N含量的关系可用二次方程R_d=0.0085N2-0.0049NR²=0.9776,p<0.001)表示.④作物根系的参与极大地促进了土壤呼吸.冬小麦生长季土壤表观呼吸CO₂平均值为247.2 mg·(m²·h)^-1 ,高于未种作物土壤1.78倍,水稻生长季为215.3 mg·(m²·h)^-1 CO₂,高于未种作物土壤的3.38倍.冬小麦根系呼吸系数大于水稻,其根际呼吸对土壤表观呼吸的贡献高于水稻.     

基于国内水泥生产现状的碳排放因子测算

水泥生产过程中碳排放因子的测算是计算水泥碳排放量的基础,为了准确测算我国水泥行业熟料煅烧阶段碳酸盐矿物分解释放CO2的碳排放因子,就需要对水泥生产线上相关样品做成分测定和综合分析.通过对国内近百条代表性较强的水泥生产线上的生料、熟料、水泥、石灰石、燃煤等样品进行钙、镁、烧失量、碳酸盐等化学成分的定量分析,并考虑新型干法窑和立窑两种生产工艺类型的差别,分析测算了基于国内水泥生产的工艺碳排放因子.结果表明:生料碳酸盐法测算碳排放因子的结果较熟料法的结果低约10kgCO2/tcl;不同窑型的碳排放因子存在明显差异,新型干法窑的碳排放因子多集中在500~520kgCO2/tcl,立窑碳排放因子多集中在480~500kgCO2/tcl;多数熟料含有少量碳酸盐.生料碳酸盐法不涉及燃煤灰分的化学成分,可以规避燃煤灰分成分的影响,测算碳排放因子采用生料碳酸盐法较准确,并且应基于不同窑型,同时考虑碳酸盐分解率问题.     

Production and emission of phosphine gas from wetland ecosystems

Phosphine is a part of an atmospheric link of phosphorus cycle on earth, which could be an important pathway for phosphorus transport in environment.Wetland ecosystems are important locations for global biogeochemical phosphorus cycle.In this study, production and emission fluxes of free phosphine from four wetlands types in southern China were observed in different seasons.The results showed that the concentration of phosphine liberated from wetlands was at pg/m3-ng/m3 level.The emission concentrations of different wetlands followed the sequence:paddy field(51.83 ± 3.06) ng/m3 marsh(46.54 ± 20.55) ng/m3 lake(37.05 ± 22.74) ng/m3 coastal wetland(1.71 ± 0.73) ng/m3, the positive phosphine emission flux occurred in rice paddy field(6.67 ± 5.18) ng/(m2·hr) and marsh(6.23 ± 26.9) ng/(m2·hr), while a negative phosphine flux of(-13.11 ± 35.04) ng/(m2·hr) was observed on the water-air interface of Lake Taihu, suggesting that paddy field and marsh may be important sources for phosphine gas in atmosphere, while lake may be a sink of atmospheric phosphine gas during the sampling period.Atmospheric phosphine levels and emission flux from Yancheng marsh and rice paddy field varied in different seasons and vegetational zones.Both diffusion resistance in aqueous phase and temperature were dominating factors for the production and transportation of phosphine to atmosphere.     

增氧对不同秸秆还田稻田田面水养分动态及温室气体排放的影响

秸秆还田对于改善土壤结构、培肥土壤和提高农作物产量与品质有着重要意义,但秸秆还田会增加甲烷排放和面源污染物排放等环境风险,如何减少秸秆还田带来的负面效应是亟需解决的难题.系统比较了增氧对不同碳氮比秸秆还田稻田水稻生长期内田面水碳氮含量和温室气体排放的影响.结果表明,不同秸秆还田均明显增加了稻田田面水中化学需氧量(COD),虽略微降低了N₂O排放,但显著促进了稻田甲烷的排放和全球增温潜势,大小表现为：麦秸还田>油菜秸秆>蚕豆秸秆还田;秸秆还田处理提高了水稻产量,但统计未达显著水平.增氧处理不显著影响水稻产量,使秸秆还田后田面水COD降低15%～32%,稻田甲烷排放显著降低10.4%～24.8%,稻田GWP显著降低9.7%～24.4%,其中麦秸还田处理下增氧效果最佳.结果发现增氧措施在秸秆还田稻田尤其是麦秸还田稻田温室气体减排与降低COD排放风险中的潜在作用及其应用可能性.     

Methodological and Practical Considerations for Developing Multiproject Baselines for Electric Power and Cement Industry Projects in Central America

The Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) and the Center for Sustainable Development in the Americas (CSDA) conducted technical studies and organized two training workshops to develop capacity in Central America for the evaluation of climate change projects. This paper describes the results of two baseline case studies conducted for these workshops, one for the power sector and one for the cement industry, that were devised to illustrate certain approaches to baseline setting. Multiproject baseline emission rates (BERs) for the main Guatemalan electricity grid were calculated from 2001 data. In recent years, the Guatemalan power sector has experienced rapid growth; thus, a sufficient number of new plants have been built to estimate viable BERs. We found that BERs for baseload plants offsetting additional baseload capacity ranged from 0.702 kgCO2/kWh (using a weighted average stringency) to 0.507 kgCO2/kWh (using a 10th percentile stringency), while the baseline for plants offsetting load-following capacity is lower at 0.567 kgCO2/kWh. For power displaced from existing load-following plants, the rate is higher, 0.735 kgCO2/kWh, as a result of the age of some plants used for meeting peak loads and the infrequency of their use. The approved consolidated methodology for the Clean Development Mechanism yields a single rate of 0.753 kgCO2/kWh. Due to the relatively small number of cement plants in the region and the regional nature of the cement market, all of Central America was chosen as the geographic boundary for setting cement industry BERs. Unfortunately, actual operations and output data were unobtainable for most of the plants in the region, and many data were estimated. Cement industry BERs ranged from 205 kgCO2 to 225 kgCO2 per metric ton of cement.     

稻油不同轮作模式对农田甲烷和氧化亚氮排放的影响

以南方稻区不同轮作模式为研究对象,采用静态箱-气相色谱法研究水稻-油菜轮作处理的甲烷（CH₄）和氧化亚氮（N₂O）排放特征,并估算稻田增温潜势（GWP）和温室气体排放强度（GHGI）.结果表明,双季稻田、一季中（晚）稻田、油菜地和休闲地CH₄平均排放量分别为135.25,55.64、5.05和1.89 kg ·hm^-2,稻季CH₄排放占不同轮作周年CH₄排放的91.8%~98.5%,稻田土壤水溶性有机碳与CH₄排放呈显著正相关,常规晚稻稻田CH₄排放比杂交晚稻高18.7%（P<0.05）;双季稻田、一季中（晚）稻田、油菜地和休闲地N₂O平均排放量分别为0.94、0.64、1.38和0.24 kg ·hm^-2,油菜地的N₂O排放占周年排放的57.2%~70.2%,双季稻和一季稻处理的冬闲农田N₂O排放占周年排放的17.8%和30.6%,杂交稻和常规稻稻田N₂O排放无显著性差异;双季稻-冬闲和双季稻-油菜的GWP处理高于稻-油和稻-冬闲处理,稻季排放CH₄的GWP占轮作周年GWP排放的71.2%~90.9%;GHGI以稻-稻-油菜最高,稻-油和稻-冬闲处理较低,综合环境效益和经济效益,建议南方稻区选择杂交晚稻-油菜的种植模式,有利于南方多熟制稻田的温室气体减排.