农田固碳措施对温室气体减排影响的研究进展

农田是CO2,CH4和N2O三种温室气体的重要排放源,在全球范围内农业生产活动贡献了约14%的人为温室气体排放量,以及58%的人为非CO2排放,不合理的农田管理措施强化了农田温室气体排放源特征,弱化了农田固碳作用。土壤碳库作为地球生态系统中最活跃的碳库之一,同时也是温室气体的重要源/汇。研究表明通过采取合理的农田管理措施,既可起到增加土壤碳库、减少温室气体排放的目的,又能提高土壤质量。农田土壤碳库除受温度、降水和植被类型的影响外,还在很大程度上受施肥量、肥料类型、秸秆还田量、耕作措施和灌溉等农田管理措施的影响。本文通过总结保护性耕作/免耕,秸秆还田,氮肥管理,水分管理,农学及土地利用变化等农田管理措施,探寻增强农田土壤固碳作用,减少农田温室气体排放的合理途径。农田碳库的稳定/增加,对于保证全球粮食安全与缓解气候变化趋势具有双重的积极意义。在我国许多有关土壤固碳与温室气体排放的研究尚不系统或仅限于短期研究,这也为正确评价各种固碳措施对温室气体排放的影响增加了不确定性。     

武汉市湖泊水域利用转变及其碳排放影响

考虑到湖泊水域面积与土地面积的相互变迁进程,以及土地利用变化已成为仅次于化石能源燃烧的第二大温室气体排放源的客观现实,首次尝试分析特定区域湖泊水域的变化以及间接产生的碳源碳汇影响。根据2005、2010和2015年遥感影像获取武汉市湖泊水域利用转变的数据,采用国际通用的土地碳排放测算模型,评估武汉市湖泊水域转变为4类用地产生的碳排放量及碳强度变化情况。研究显示:(1)2005～2015年武汉市湖泊水域面积整体减少超10 km~2,且2010年后呈现加速萎缩趋势, 2010～2015年的减少值约为2005～2010年减少值的2.04倍;(2)虽然部分耕地、林地和草地转化为湖泊导致湖泊水域的增加,但湖泊大面积转变为建设用地导致水域面积的显著较少;(3)从碳排放总量来看,变动面积区域内呈碳源区,后5年碳源值是前5年的1.45倍;前后5年湖泊水域变化的碳排放强度分别为0.03和0.04 t/km~2,碳排放强度明显增加。针对武汉市湖泊水域利用的现实状况,提出把"山水林田湖草"放到统一的管理机制中进行考虑、规范土地资源利用、限制建设用地过度扩张等措施。     

基于土地利用的上海市碳足迹研究

利用遥感影像,提取上海地区的土地利用数据并分析其土地利用特点,根据《IPCC国际温室气体清单指南》中的缺省值法,结合社会统计年鉴,对上海市不同土地利用类型的碳排放进行核算;在此基础上对1995年、2000年和2010年不同土地利用的碳足迹进行计算、评估,并提出相应的低碳调控策略。结果表明:总碳排放一直呈现上升趋势,从1995年的3 352.06万t上升到2010年的4 332.65万t;由于人口的增长,人均碳足迹却由1995年的0.63hm2/人下降到2010年的0.50hm2/人。建设用地是主要碳源,林地是主要碳汇,森林碳足迹和煤炭能源碳足迹是主要的碳足迹,林地、草地等碳汇增加远小于建设用地碳源的增加,碳足迹赤字逐年扩大。     

江苏省沿江地区农用地资源质量评价研究

采用农用地分等中的自然质量分值的计算方法,以实现对地理范围较大,内部自然、经济、社会条件差异较为明显的江苏省沿江地区的农用地资源质量的合理评价。评价结果为：地处宁镇扬丘陵区的该区西部地区农用地的质量复杂多变,各种级别的农用地均有分布且面积比例相差不大;地处太湖平原区的该区南部地区农用地的质量优越;而该区北部地区农用地质量东西两翼较好,中部较差。根据评价结果,本文从挖掘农用地生产潜力,综合开发利用土地后备资源,提高非农用地经济产出能力,完善农用地与非农用地转换价格约束机制及发展循环产业经济,污染排放源头控制与生产过程中治理相结合等几个方面提出了江苏省沿江地区耕地、生态环境保护与经济协调发展的建议。     

太湖流域土地利用变化及其空间分异特征研究

基于遥感和GIS技术,分析了太湖流域1985～2000年土地利用变化及其空间分异特征。研究表明,15年间太湖流域耕地、未利用地呈减少趋势,建设用地、林地、草地、水域呈增加趋势,其中耕地面积的减少和建设用地的增加十分显著;主要转移方向包括耕地向建设用地转移、林地向草地转移、未利用地向林地转移、水田向水域转移等;各类土地利用变化在空间上呈现明显的区域分异,耕地与建设用地的强烈变化尤为明显地表现在城市与交通线的周围;人口的急剧增长、工业化与城市化的迅速发展,以及农业结构的调整是近15年太湖流域土地利用变化的主要影响因子。     

农田温室气体净排放研究进展

农业是温室气体排放的主要排放源之一,农业温室气体减排对全球温室气体排放具有重要贡献,研究农田温室气体净排放潜力亦具有重要现实意义.本文阐述了农田温室气体净排放的涵义,并归纳总结了耕作方式、施肥、水分管理、间套作等农业措施对农田土壤有机碳(SOC)含量、农田土壤N2O和CH4、农田生产物资的使用所造成的温室气体(主要为CO2、N2O和CH4)排放的影响,结果表明:保护性耕作总体能提高表层SOC含量,减少CH4排放,但减少农田土壤N2O排放的研究尚存在一定的争议,耕作方式亦影响投入,从而影响温室气体的排放；施肥(特别是配施)能提高SOC含量.施氮肥越多,N2O排放量越大,而CH4主要受有机物料的影响较大；水分对减少N2O和CH4排放有相反作用,需综合进行平衡管理；不同的作物品种、间套作模式或促进或减少温室气体排放.此外,本文指出了国外在该领域的研究注重从系统角度考虑农田温室气体排放,而国内的研究则非常少,提出我国农田温室气体净排放可作为未来研究的一个重点,并对未来研究内容进行了初步归纳总结.     

基于景观生态学的区域土地利用结构变化特征

采用滁州市1996 ~2005年土地利用变更数据作为研究的基础材料,运用景观生态学中多样性指数、优势度指数和均匀度指数等有关结构数量分析的方法,进行研究区土地利用结构分异的定量分析。研究结果表明：（1）该方法能够很好地揭示滁州市近几年来土地利用结构特征的变化规律;（2）滁州市土地利用结构变化特征更趋多样化和平均化;（3）1996 ~2005年滁州市各土地利用类型变化强度是：牧草地＞交通用地＞园地＞未利用地＞林地＞居民点与工矿用地＞耕地＞其他农用地＞水利设施用地,林地、居民点及工矿用地和其他农用地面积的增加主要是通过开发未利用地和耕地、园地、牧草地来进行平衡;（4）1996年~2005年滁州市主城区和各县（市）各类用地的相对变化及结构变化情况存在显著差异,主城区土地利用变化强度是居民点及工矿用地＞耕地＞牧草地＞林地＞未利用地＞交通用地＞其他农用地＞水利设施用地＞园地;而下辖各县（市）土地利用变化强度是牧草地＞未利用地＞耕地＞林地＞水利设施用地＞其他农用地＞居民点及工矿用地＞园地＞交通用地。最后根据研究结果提出相应对策与措施建议。     

区域土地利用总体规划碳效应分析——以青海省海东市为例

土地利用变化直接或间接地改变着陆地生态系统碳源、碳汇的分布和大小,进而影响其碳循环过程。因此,进行区域土地利用及其碳效应定量研究和评价,对区域土地资源科学管理和可持续发展具有重要意义。本文以青海高原东部的海东市为研究区,在确定土地利用类型碳循环参数的基础上,对规划情景下土地利用变化引起的碳平衡进行分析测算。研究结果表明,在规划情景下,到2020年土地利用结构调整对区域碳平衡有较大的影响。相对于2009年,规划目标年土地利用变化导致区域碳储量增加628.79万t,并以农用地的碳储量为主;规划情景下,区域碳排放量呈增长趋势,碳排放量增加191.91万t。虽然规划情景下,土地利用变化导致区域碳排放的增加,但土地利用结构的优化调整却有利于区域碳储量增加。     

武汉城市圈土地利用碳排放效应分析及因素分解研究

土地低碳利用对减少土地利用碳排放，发展低碳经济，建设“两型社会”具有重要作用。以武汉城市圈为研究对象，估算了武汉城市圈1996～2010年土地利用碳排放量，分析了城市圈1996～2010年土地利用碳排放效应，利用LMDI模型对影响城市圈土地利用碳排放的因素进行了分解。研究表明：（1）1996～2010年武汉城市圈土地利用碳排放量由1996年的95282万t上升到2010年的4 55035万t，年均增长1182%，且上升幅度越来越大；（2）武汉城市圈居民点及工矿用地碳排放强度最大，耕地最小，不同土地利用方式碳排放强度及变化幅度存在一定差异；（3）城市圈各城市土地利用碳排放存在时空差异，时间上表现为碳排放增长速度和幅度的差异，空间上表现为各城市单元碳排放量的差异；（4）土地利用变化、经济发展水平提高、人口规模增加对城市圈土地利用碳排放存在正效应，能源效率提高和能源结构优化存在负效应     

基于面板数据的土地集约利用水平与土地利用碳排放关系研究——以1996～2010年湖北省中心城市数据为例

实现土地集约利用水平提高与土地利用碳减排的双赢,是我国土地管理者的期望。先是测算了湖北省3个中心城市1996~2010年的土地集约利用水平和土地利用碳排放值,对两者关系进行了理论分析与假定,最后通过协整检验、Granger因果关系检验和脉冲响应函数的计量方法验证了理论分析。结果表明:土地集约利用水平与土地利用碳排放存在长期均衡关系。在土地利用资本集约阶段,土地集约利用增加作为碳源的建设用地碳排放量效果明显大于保育农用地等碳汇的碳吸收量效果;不同土地集约利用阶段的土地集约利用水平和土地利用碳排放的关系呈动态变化,技术进步将成为改变两者正相关关系的关键;在土地利用的资本集约阶段,提高土地集约利用水平会促进土地利用碳排放增加,但随着城市经济发展转型及产业集聚特征的变化,土地集约利用水平的提高对碳排放的正向影响将减弱。最后,根据研究结果提出了中心城市的土地低碳集约利用策略。     

湖南省碳源与碳汇变化的时序分析

在全球气候变暖的背景下，减少温室气体排放、发展低碳经济成为各地区在发展中的普遍共识。以湖南省为研究区域，以1995~2008年为研究时序，从能源消费、主要工业产品生产工艺过程、土地利用变化与牲畜管理、固体废弃物处理与废水处理和排放4个方面综合分析了碳源与碳汇的变化情况。研究表明:1995~2008年，湖南省温室气体排放总量约在220亿t（2000年）至399亿t（2008年）CO2当量之间，14 a间增长了6118%，年均增长374%；碳汇总量约在1754亿t（1995年）至2537亿t（2007年）CO2当量之间，14 a间增长了3607%，年均增长约240%；能源消费与农业部门是湖南省温室气体的主要来源，林地是湖南省碳汇的主要来源；综合碳源与碳汇变化的均衡结果，1995~2008年湖南省呈碳汇盈余状态，净碳汇在2001~2007年持续增加，14 a间增长了31.94%，年均增长2.15%     

中国省域物流作业的CO2排放量测评及低碳化对策研究

物流活动是主要碳排放源之一,是温室气体减排、缓解气候变化的重要领域,从省域层面对我国物流作业的碳排放量进行核算和比较分析,对于从宏观上掌控各省域物流作业碳排放量及省域物流作业节能减排目标确定具有重要的意义.本文首先给出了省域物流作业CO2排放量测量模型,测算了不同能源的CO2排放因子及排放系数.然后,以物流作业直接能耗法核算我国各省域2008年物流作业的CO2排放指标,包括各省域的CO2排放量和单位货物周转CO2排放置,对比分析发现:我国省域之间物流活动产生的CO2排放量存在着地域不平衡性,CO2排放量中东部大部分省域要高于西部省域,而单位货物周转CO2排放置西部大部分省域要高于中东部省域.最后,根据物流作业的特点,分别从发展低碳运输、探索物流作业的技术性减碳方法、实行精细化物流作业管理、建立完善的节能减排考核与激励约束机制、制定低碳物流作业标准与打造低碳物流示范企业等五个主要的方面,阐述了我国物流作业的低碳化对策,以期促进我国低碳物流的发展.     

中国省际碳排放极化格局研究

温室气体减排是减缓气候变化的重要途径.由于资源、劳动力、资本和技术等要素的差异,我国社会经济发展不平衡,碳减排的潜力也各不同.文章在计算中国雀际碳排放的基础上,运用基尼系数和空间自相关的方法,刻画了1990年到2007年中国省际碳排放时空分布格局和聚集程度,有利于设立合理的长期减排目标和战略,实现碳排放空间的公平分配,促进区域协调发展.研究表明,碳总量和碳强度都呈现正的空间自相关性,在局部空间上出现了高值的聚集现象.碳强度的极化现象比碳总量更加严重.文章最后根据区域经济发展,资源禀赋,碳排放聚集等,因地制宜地提出了碳排放区划方案.区划结果显示出资源丰裕程度与碳强度的关系,有利于实施差异化的减排战略,实现经济发展与碳排放脱钩.     

Global estimates of soil carbon sequestration via livestock waste: a STELLA simulation

It has become increasingly well documented that human activities are enhancing the greenhouse effect and altering the global climate. Identifying strategies to mitigate atmospheric carbon dioxide emissions on the national level are therefore critical. Fossil fuel combustion is primarily responsible for the perturbation of the global carbon cycle, although the influence of humans extends far beyond the combustion of fossil fuels. Changes in land use arising from human activities contribute substantially to atmospheric carbon dioxide; however, land use changes can act as a carbon dioxide sink as well. A soil carbon model was built using STELLA to explore how soil organic carbon sequestration (SOC) varies over a range of values for key parameters and to estimate the amount of global soil carbon sequestration from livestock waste. To obtain soil carbon sequestration estimates, model simulations occurred for 11 different livestock types and with data for eight regions around the world. The model predicted that between 1980 and 1995, United States soils were responsible for the sequestration of 444–602 Tg C from livestock waste. Model simulations further predicted that during the same period, global soil carbon sequestration from livestock waste was 2,810–4,218 Tg C. Our estimates for global SOC sequestration are modest in proportion to other terrestrial carbon sinks (i.e. forest regrowth); however, livestock waste does represent a potential for long-term soil carbon gain. SOC generated from livestock waste is another example of how human activities and land use changes are altering soil processes around the world. Readers should send their comments on this paper to: BhaskarNath@aol.com within 3 months of publication of this issue.     

The dynamics of grazed woodlands in southwest Queensland, Australia and their effect on greenhouse gas emissions.

This study outlines the development of an approach to evaluate the sources, sinks, and magnitudes of greenhouse gas emissions from a grazed semiarid rangeland dominated by mulga (Acacia aneura) and how these emissions may be altered by changes in management. This paper describes the modification of an existing pasture production model (GRASP) to include a gas emission component and a dynamic tree growth and population model. An exploratory study was completed to investigate the likely impact of changes in burning practices and stock management on emissions. This study indicates that there is a fundamental conflict between maintaining agricultural productivity and reducing greenhouse gas emissions on a given unit of land. Greater agricultural productivity is allied with the system being an emissions source while production declines and the system becomes a net emissions sink as mulga density increases. Effective management for sheep production results in the system acting as a net source (approximately 60-200 kg CO2 equivalents/ha/year). The magnitude of the source depends on the management strategies used to maintain the productivity of the system and is largely determined by starting density and average density of the mulga over the simulation period. Prior to European settlement, it is believed that the mulga lands were burnt almost annually. Simulations indicate that such a management approach results in the system acting as a small net sink with an average net absorption of greenhouse gases of 14 kg CO2 equivalents/ha/year through minimal growth of mulga stands. In contrast, the suppression of fire and the introduction of grazing results in thickening of mulga stands and the system can act as a significant net sink absorbing an average of 1000 kg CO2 equivalents/ha/year. Although dense mulga will render the land largely useless for grazing, land in this region is relatively inexpensive and could possibly be developed as a cost-effective carbon offset for greenhouse gas emissions elsewhere. These results also provide support for the hypothesis that changes in land management, and particularly, suppression of fire is chiefly responsible for the observed increases in mulga density over the past century.     

Carbon Budget Proposal： An Institutional Framework for an Equitable and Sustainable World Climate Regime

Consensus on reducing greenhouse gas emissions has been reached at the technical and political level.However,as the issue involves economic costs and the right to develop,the international institutional framework for addressing greenhouse gas emissions has consistently failed to balance the demands of impartiality and sustainability.However,a sustainable carbon budget proposal is undoubtedly achievable if the global carbon budget (the total amount of carbon permitted by climate security) is made an absolute constraint.If a preliminary distribution was made among the world’s population on a per capita basis,the total limited global carbon budget could not only meet basic needs but also ensure the proposal’s equitable.Taking into account historical emission levels and future needs,we should carry out carbon budget transfer payments and devise a corresponding funding mechanism to ensure efficient allocation under the proposal.Unlike the phase-by-phase progress and provisional goals of the Kyoto Protocol,the carbon budget proposal outlined above is a comprehensive and holistic package.Due to the politicization of the climate change issue,however,many technical issues can only be worked out through international political and diplomatic negotiations.     

基于混合生命周期方法的私人电动汽车温室气体排放研究

近年来,电动汽车因其在行驶过程中无任何尾气排放,被各国政府视为推动交通部门清洁、低碳发展的重要途径,主要发达国家纷纷推出了各自的电动汽车发展战略。但是,由于电力属于二次能源,其上游电力生产阶段的能源消费是否清洁将对电动汽车的减排效果产生重要影响。考虑到目前中国绝大部分电力源于煤炭,电动汽车是否真正有益于减排还有待进一步验证。目前一些专家和学者基于传统的过程生命周期评价方法对电动汽车的能源消费、温室气体排放做了一些研究,但研究结果差异较大。为了对电动汽车的减排效果进行更精确的研究,本文采用混合生命周期方法对电动汽车的能源消费、温室气体排放进行了计算。同时,在考虑电动汽车的燃料生命周期、车辆制造生命周期的基础上,将相关配套充电设施建设生命周期纳入到电动汽车的全生命周期系统边界内,以使对电动汽车全生命周期的研究结果更加完整、精确。研究结果显示,纯电动汽车并非是"零排放"的,在燃料周期,虽然纯电动汽车的单位里程能源消费强度较小,约为传统汽油车的94.6%,但以煤为主的高碳电力结构导致目前纯电动汽车燃料周期的单位里程温室气体排放强度约为传统汽油车的1.12倍;车辆周期内,纯电动汽车的能源消费和温室气体排放量也略高于传统汽油车;此外,配套充电设施的建设也将增加纯电动汽车全生命周期的能源消费和温室气体排放量。综合燃料、车辆及充电设备的全生命周期,在当前的电源结构及技术条件下,电动汽车虽然具有较高的能源效率和较好的石油替代效果,但其全生命周期内的煤炭消费较高,导致其温室气体排放量高于传统汽油车,在当前的情况下大规模发展电动汽车并不利于温室气体减排。