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。     

中国农业生产温室气体排放量的测算

农业生产的温室气体排放在总排放量中占有较大比重,中国是农业大国,因此,对中国农业生产的温室气体排放量进行测算显得尤为重要。借鉴前人研究,结合农业生产中各种产品的温室气体排放系数,对1991-2008年中国农业生产的温室气体排放量进行了初步测算。结果表明:①1991-2008年,种植业的CH4排放量从999.5万t下降到931.44万t,N2O的排放量从34.67万t增加到48.74万t;②同期间的畜牧业的CH4和N2O排放量均呈先升后降的趋势;CH4排放量从1991年的763.53万t上升到2006年的1 111.43万t后,又下降到2008年的900.74万t;N2O排放量从1991年的35.32万t上升到2006年的55.93万t后,又下降到2008年的46.90万t;③从农业温室气体排放的地区特征来看,四川(含重庆)、湖南、江苏、河南、山东和安徽等农业大省的温室气体排放量一直位居全国前列。     

崇明县农业温室气体排放核算

对崇明县农业2005～2009年所排放的CO2、CH4和N2O的量进行了核算，核算结果显示2005～2009年崇明县农业温室气体总量（折算为CO2）由1 038 527 t上升到1 076 993 t，上升比例为37%。其中，CO2和CH4的排放量分别从2005年的460 178 t和12 039 t下降到2009年的441 705 t和11 686 t，下降比例分别为40%和29%，但N2O的排放量则由2005年的1 050 t上升到2009年的1 258 t，上升比例为198%。N2O排放的快速增长和其巨大的增温潜力是影响崇明温室气体排放总量变化趋势的重要因素。核算结果表明，影响崇明农业温室气体排放的主要因素包括化肥使用强度过大和使用效率过低、粪便管理系统效率不高、农产品销售网络不完善等。未来崇明农业应主要从提高可再生能源利用比例和能源利用效率、实施精确施肥以降低化肥使用强度、提高畜禽粪便资源化利用率以及改善剩余农产品销售网络等方面来减少温室气体排放，从而实现可持续的低碳农业     

不同麦秸还田方式对周年稻麦轮作农田碳足迹的影响

为明确麦秸不同还田方式对稻麦轮作农田碳足迹的影响，该研究通过开展两年的大田试验，设计了3种麦秸还田方式（麦秸旋耕还田、麦秸翻耕还田和麦秸沟埋还田），并以麦秸不还田为对照，采用静态箱-气相色谱法连续两年对农田温室气体排放进行监测，并对不同麦秸还田方式的生产资料投入和生产过程碳排放及温室气体排放进行全面分析。结果表明：(1）与不还田相比，麦秸还田显著增加了稻季日均CH4排放，稻麦周年全球增温潜势95%来自稻田CH4排放；（2）在水稻季，农田CH4排放占碳足迹总量比例最大，3种麦秸还田方式中，麦秸沟埋还田处理下碳足迹最小，且能比麦秸旋耕还田处理减少4.9%；(3）在小麦季，化肥投入造成的碳足迹所占比例最大，为64.5%~77.4%，其次是土壤N2O的排放；（4）从整个稻麦周年轮作系统来看，与麦秸旋耕还田和麦秸翻耕还田处理相比，麦秸沟埋还田处理能分别减少4.6%和3.6%的周年碳足迹及8.7%和4.9%的周年单位产量的碳足迹。因此，对于稻麦轮作地区，采用麦秸沟埋还田能在一定程度上降低农业生产过程中的碳足迹。     

海南省农业温室气体排放核算研究

本文从水稻种植、农用地化肥施用、畜牧生产等方面,采用《省级温室气体清单编制指南(试行)》推荐的方法,核算2007—2012年海南省农业温室气体排放量和排放强度,全面剖析海南省农业温室气体排放的结构和现状。结果显示:12007—2012年海南省农业温室气体排放量呈逐年上升的趋势,2012年比2007年增长了18.32%;单位农业产值温室气体排放量2012年比2007年下降了约44.39%。2农用地N2O和稻田CH4的排放量约分别占排放总量的50%和22%,即种植业是最主要的来源。3农业发展规模较大的海口、文昌、儋州排放总量居全省前列,但由于其农业现代化水平相对较高,其单位产值温室气体排放量仅处于全省平均水平。最后,根据对核算结果的分析,提出了合理灌溉、推进测土配方施肥、科学饲养畜禽等建议,对加速海南低碳省建设具有重要的现实意义。     

中国畜牧业脱钩分析及影响因素研究

畜牧业已成为全球人为温室气体的主要排放源,同时,畜禽粪便成为环境污染的重要源头。本文在测算我国畜牧业温室气体排放的基础上,基于脱钩理论分析了我国畜牧业温室气体排放与畜牧业产值之间的脱钩情况,并借助LMDI模型对影响我国畜牧业温室气体排放的影响因素进行分解,结果表明:我国畜牧业CH4和N2O排放量分别由2001年的1 068.40万t和39.37万t变化到2011年的1 041.81万t和40.87万t,肠道发酵是CH4排放的最大贡献者,而粪便管理则是N2O排放的重要诱因;在肠道发酵CH4排放中,排放最多的是牛,其次是山羊和绵羊,最少的是兔子,在粪便管理CH4排放中,排放最多的是猪,最少的是骆驼;生猪和牛是粪便管理N2O排放的主要贡献者,而骆驼最少;2001-2011年期间我国畜牧业温室气体排放与畜牧业产值之间的脱钩状态主要分为强脱钩和弱脱钩两种状态,整体脱钩弹性值为-0.004,呈强脱钩状态,脱钩稳定性系数为1.428 7,脱钩稳定性较差;经济因素是影响我国畜牧业温室气体排放的最大因素,短期内效率因素是我国畜牧业低碳化发展的最主要诱因,而从长期来看劳动力因素是我国畜牧业低碳化发展的最主要因素。笔者认为,强化低碳养殖技术和粪便清洁处理技术的研发与应用,培育畜禽优良品种,提升畜牧业从业人员的专业素质,推动农村剩余劳动力转移就业,培育职业农民,促进畜牧养殖业的规模化、集约化经营,提升饲料转化效率,是我国畜牧业温室气体减排的关键和实现路径。     

华北集约高产农田温室气体净排放研究初探

本文以华北高产粮区山东桓台冬小麦-夏玉米轮作模式为例,借鉴LCA模型,初步探讨了华北平原通过长期大规模秸秆还田后温室气体排放的汇源问题。结果表明:综合考虑农资系统和农作系统,该模式表现为源,每各生产1 t冬小麦-夏玉米净温室气体排放量为-1 075.71kgCO2e;但具体到农作生产系统,轮作模式下农田生态系统固碳均值为+262.31 kgCO2e,能够抵消因施肥造成的-222.99 kgCO2e排放,并部分抵消机械燃油燃烧排放。因此,农作系统在坚持秸秆还田基础上,进一步改进耕作措施,具有成为温室气体排放汇的可能性。     

施氮对稻麦轮作系统综合增温潜势的影响

采用典型区域田间试验结合生物地球化学模型（DNDC模型），以上海市崇明岛为例对稻麦轮作系统作物产量和温室气体排放进行了模拟研究。结果表明：DNDC模型能较好地模拟田间实测到的稻麦轮作系统温室气体排放通量。在常规用量的80%~150%之间增施氮肥对作物产量无显著增加，但稻麦轮作系统综合温室效应呈递增趋势。东滩农业园区稻麦轮作系统最优施氮量为常规用量的6298%，此时单位产量增温潜势（Global Warming Potential,GWP）最小，作物产量为12 8775 kg/(hm2〖DK〗·a)，综合温室效应较常规施氮降低3670%。长江下游地区稻麦两熟制农业生态系统能够通过合理控制农田氮肥用量减少温室气体排放净通量，降低作物单位产量GWP     

中国农业温室气体排放:现状及挑战

该文从农业生产过程和化肥、能源等投入方面计算了中国农业温室气体排放.2009年,中国农业总计排放温室气体158 557.3万t CO2当量,比1980年增长52.03％,年均增长1.46％.其中,CH4占总排放的25％,N2O占总排放的52％,CO2占总排放的23％.按来源分析,在2009年排放的温室气体中,水稻种植排放14 264.45万t,占9％;畜牧生产排放42 709.94万t,占26.94％；土壤排放47 457.81万t,占29.93％；化肥、能源、农药、农膜等投入引起的排放54 125.11万t,占34.14％.2009年农业GDP排放的温室气体为2.98 kg/元,粮食排放的温室气体为1.5 kg/kg.在2008年,牛肉排放的温室气体为28.54 kg/kg,羊肉为15.5 kg/kg,猪肉为1.49kg/kg,禽肉为0.54 kg/kg,牛奶为1.04 kg/kg,禽蛋为0.83 kg/kg.由于技术进步和生产效率提高,单位粮食、肉类和牛奶排放的温室气体都有较大幅度降低.对于种植单季粮食的土地,CO2交易价格为80元/t将使23.27％的耕地退出粮食生产；当CO2交易价格为100元/t时,这一比例高达63.31％.对于种植双季粮食的土地,CO2交易价格为130- 140元/t时,将有50％的耕地退出粮食生产.由于中国粮食生产利润率过低,CO2较低的价格使严重影响粮食生产面积和产量.     

水库温室效应研究进展与主要影响因素分析

温室气体排放导致的全球变暖成为世界各国关注的焦点。目前，关于淡水水库的温室效应在全球气候变化中的作用也成为了科学家争论的问题。已有的研究表明，世界上很多为水力发电或其他目的建造的水库，因水库蓄水所导致土壤和植被的淹没而额外增加碳基温室气体二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）的释放。通过对国内外关于淡水水库温室气体研究方面文献的归纳，综述分析了水库温室效应观测研究案例、〖JP2〗水库温室气体的产生机制、排放过程及其主要影响因素等方面的研究进展。为进一步从事水库温室气体研究、把握水库温室气体排放提供参考     

减排与适应协同发展研究:以广东为例

减排和适应是全球应对气候变化的两大任务.发展中国家对气候变化不利影响的承受能力特别脆弱,同时面临着减排和发展任务,在资金有限的情况下,促使适应和减排联合行动能发挥协同效应,降低减排和适应成本,取得增量社会效益.适应分为增量型和发展型活动.在国家规定的减排和适应重点活动领域中,挑选出能源领域减排与增量型适应活动进行协同效应分析,至少有4个强协同效应和10个弱协同效应发生.以广东省为例,增量型适应活动和能源领域减排措施的协同效应主要体现在以下3个方面:工程性适应项目建设与低碳能源生产、消费的关联效应,提高能效有利于工程性适应项目的建设;海岸带适应措施增加碳汇和节约减排成本;城市绿化建设通过有目的的公共设施建设,缓解气候灾害对人们生活的直接影响,节约适应成本,同时增加碳汇和节约减排成本.减排和适应行动的联动机制是未来发展中国家研究的重点.     

甲烷排放与应对气候变化国家战略探析

甲烷的全球变暖潜势是二氧化碳的72倍(20年水平),但其在大气中的寿命短于二氧化碳,可以作为优先减排对象。中国的甲烷排放十分突出,甲烷减排在应对气候变化国家战略中具有重要的基础性地位,然而在政策研究中,甲烷受到的关注程度远低于二氧化碳。本文基于甲烷排放研究的相关进展,首次系统性地论述了中国甲烷排放与应对气候变化国家战略之间的关系。主要结论是:甲烷排放的有效控制和减缓可以成为中国温室气体减排的重要组成部分,甲烷等温室气体的减排战略要用"系统减排"思路替代传统的"末端减排"思路;甲烷系统减排的策略和实施措施不仅需要重视主要排放部门(如煤炭开采与洗选业,农业)的直接末端减排,更需要突出强调建设活动、城市消费、资本投资和出口贸易等消费端的间接体现减排;在国际气候谈判中通过纳入甲烷排放,可以至少在五个方面丰富和支撑中国的国家立场,如从承诺"单位GDP二氧化碳减排"向承诺"单位GDP温室气体减排"转变。     

三峡水库消落带优势草本植物残体淹水后温室气体排放特征

三峡水库消落带淹水后植物腐烂分解，向水体释放碳、氮养分，可能导致二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH ₄）和氧化亚氮（N₂O）等温室气体（GHGs）排放，消落带可能成为大气GHGs的排放源，但目前植物淹水腐解导致的GHGs排放还缺乏定量研究。选择三峡水库消落带优势草本植物狗牙根（Cynodon dactylon (Linn.) Pers.）、水蓼（Polygonum hydropiper）、鬼针草（Bidens bipinnata Linn.）和苍耳（Xanthium sibiricum Patrin ex Widder.）的茎叶，开展为期120 d的室内浸泡模拟淹水实验，测定植物残体干重、上覆水的水化学指标和养分浓度并监测其动态变化，同时测定水-气界面GHGs排放速率，旨在查明消落带植物残体淹水后的GHGs排放过程和通量及其植物种间差异。结果表明:植物残体淹水初期（前15 d）干重下降较快，随后下降变缓，其中苍耳干重损失最大，狗牙根干重损失最小；植物残体淹水初期（前15 d）水-气界面的GHGs快速排放，淹水第4~7 d达到峰值，中后期（第30 d起）平稳排放，鬼针草和苍耳淹水后水-气界面GHGs排放速率显著高于狗牙根和水蓼（P<0.05），鬼针草和苍耳淹水后CO ₂和CH₄累积排放量显著高于狗牙根和水蓼，苍耳、鬼针草和水蓼淹水后N₂O累积排放量显著高于狗牙根，总体而言，狗牙根淹水后GHGs排放量最低；消落带优势草本植物残体淹水后的CO₂和CH ₄排放速率随上覆水的DOC浓度升高而增加， N₂O排放速率与上覆水的NO^-₃-N浓度具有正相关关系，受NO^-₃-N浓度驱动。同时，植物形态和其碳氮含量影响植物淹水分解速率、进而影响养分释放和GHGs排放。     

Evaluation of food industry by-products as feed in semi-arid dairy farming systems: the case of Jordan

Dairy feeding systems in many semi-arid countries are based on imported concentrates and forages. This has economic and ecological implications given the increase in global feed prices and greenhouse gas (GHG) emissions from land use change. This paper aims to explore alternative dairy feeding systems under semi-arid conditions, using Jordan as an example. The feedings systems under investigation vary in their share of food industry by-products (replacing concentrates in the diet) and are compared against the current concentrate-based feeding systems. The systems are evaluated against three criteria: their nutritional value, their impact on the cost of milk production, and their GHG mitigation potential. Feed samples from eleven food industry by-products and ten conventional feeds were collected from food factories and from three typical dairy farms, representing the typical large-, medium- and small-scale farm types, respectively. Feed samples were analysed for their chemical composition and metabolisable energy contents. In addition, economic and production farm data were collected and entered into a model for GHGs calculation and economic evaluation. The results suggest that inclusion of locally available food industry by-products in the rations of milk cows in semi-arid production systems can be instrumental in reducing production costs and mitigating GHG emissions. Cost of milk production in the model farms can be lowered by up to 14 %; mitigation of CO₂ eq. emission ranged between 70 and 290 g CO₂ eq./kg milk. The degree to which these benefits can be reaped is positively related to the level of inclusion of by-product feeds in lactating cows’ diets.     

How might adaptation to climate change by smallholder farming communities contribute to climate change mitigation outcomes? A case study from Timor-Leste,Southeast Asia

The agriculture industry is significantly exposed to the impacts of climate change, and is also responsible for contributing extensive greenhouse gas emissions. As a way of responding to both adaptation and mitigation challenges within the industry, this article examines how community-based climate change adaptation initiatives might provide mitigation outcomes in the agriculture sector in Timor-Leste. Beginning with an exploration of nation-wide institutional responses to climate change, the study utilises interviews, field observations and document analysis to examine an extensive community-based adaptation program in two districts in Timor-Leste focused on increasing the resilience of the agriculture sector and the livelihoods of poor rural farmers. Analysis of this program reveals a largely synergistic relationship between adaptation measures focused on land and water management and agriculture and their corresponding greenhouse gas mitigation potential, including co-benefits such as soil/atmospheric carbon sequestration, reduced emissions, soil nitrification and reduced use of inorganic fertilisers. Community-based adaptation programs in the agriculture sector have a significant influence on mitigation outcomes, which is often overlooked in community-based programs. The adaptation program in Timor-Leste has provided useful insights into the inter-relationships between adaptation and mitigation at the community level, which could be further supported and scaled-up in other Southeast Asia countries and elsewhere.     

部分国家碳减排方案及其基本依据

二氧化碳是导致全球气候变暖最重要的温室气体．碳减排是缓解温室效应的一项重要措施．因而成为全球变化研究中的热点。在分析国际上主要利益集团中主要代表国家的碳减排方案的基础上．分析各个集团不同减排方案的基本依据。欧盟主张对灵活性机制的运用予以严格限制．强调发达国家应将主要精力放在本土的减排上．强烈反对允许以参与灵活机制来替代降低排放指标。伞形集团要求实施自由的排放权交易和灵活执行KP，主张对其应用不加任何限制．这是伞型国家的主要利益交合点。发展中国家共有的主要观点为：支持严格执行京都议定书．强调“共有但有区别的责任”的减排原则，认为发达国家应对温室气体排放负最大的责任并应率先减排。     

户用沼气模式生命周期减排清单与环境效益分析

相对于传统农业活动,以沼气为纽带的生态农业生产具有清洁的能源生产和高度闭环的废物回收处置等明显优势,在全国范围内得到入户推广。本文综合考虑沼气工程建造、使用和综合利用等生命周期过程,分析了典型户用沼气池综合利用各阶段环境节能减排清单,并在此基础上评价其环境效益。结果表明,"猪-沼-稻-果"综合农业利用模式下单位沼气池节能减排效果明显,其中CO2、PM10、CH4和CO净减排量分别达3 060.700kg、19.820kg、12.960kg和75.590kg,总净节能达9 068.4MJ。其中,玉米秸秆、沼液沼渣的利用和燃煤替代对温室效应的减缓明显,畜禽粪便的利用和燃煤的替代减缓了环境酸化以及富营养化过程,而光化学氧化的减缓主要来自玉米秸秆的利用而减少的CO、VOC的排放,沼气工程对人体毒害的减缓主要是来自燃煤替代而减少的SO2和PM10排放。户用沼气利用对各种环境影响均有减缓作用,其中对光化学氧化、富营养化、环境酸化和温室效应的改善最为显著,对于降低能源耗竭、减缓对人体的毒性也起到了较好的作用。     

林产品生物碳通量的动态生命周期评估

将时间因素和生物碳通量纳入林产品生命周期碳足迹评估,通过动态生命周期分析法(Dynamic Life Cycle Assessment,DLCA),确定林产品生产、使用和废弃阶段替代化石能源的净温室气体减排和对森林碳损失的净弥补时间。首先,建立温室气体排放和封存的动态生命周期清单,评估刨花板全生命周期的碳动态和碳足迹;其次,根据ISO 14040和PAS 2050标准提供的静态生命周期分析法分别核算包含与不包含碳储计算的碳足迹,量化时间因素和生物碳通量对于碳足迹结果差异的影响程度;最后,对比自然生长状态的森林碳汇情境,评估刨花板使用和废弃阶段替代化石燃料实现净气候减排所需的时间。研究表明:①时间因素和生物碳通量核算对碳足迹结果影响较大(223.34%),忽视时间因素会低估刨花板的减排贡献(18.98%)。②动态生命周期分析法可准确评估生物碳和温室气体排放的时间问题,但对时间范围非常敏感(75.19%和113.25%)。③生产、使用林产品以及林产品对化石能源的替代是实现长期气候减排的有效方式,在100a的时间范围能够弥补因森林砍伐造成的碳损失,从而实现碳中性。     

长江中下游滨岸带水体温室气体释放的时空分布特征

内陆河流生态系统作为大气中温室气体通量交换的热点区域,对全球的碳循环有重要影响。分别于平水期(2017年5月)和丰水期(2018年7月)对长江中下游滨岸带水体两种温室气体(CH_4和CO_2)释放通量进行了调查研究。结果表明:平水期时,CH_4和CO_2的释放通量分别为0.39～9 668.83 nmol·m~(-2)·h~(-1)和0.25～3 229.41μmol·m~(-2)·h~(-1),平均值为298.24±1 308.65 nmol·m~(-2)·h~(-1)和290.75±645.99μmol·m~(-2)·h~(-1);丰水期时,二者的释放通量为-22.80～329.76 nmol·m~(-2)·h~(-1)和-110.21～16.39μmol·m~(-2)·h~(-1),平均值为21.51±49.56 nmol·m~(-2)·h~(-1)和-3.63±13.25μmol·m~(-2)·h~(-1)。水体温度、pH、溶解性总磷浓度、溶解性有机碳和溶解性有机氮比值是影响CH_4和CO_2通量的重要因素。CH_4和CO_2释放通量还受到通江湖泊的缓冲和入江河流输入的影响,表现为河口水系高,湖口水系低的特点。由于外源污染和滨岸带土地利用的差异,城市岸带的CH_4和CO_2排放量最高,其次为自然岸带,湿地岸带和河口较低,通量最低的为化工园岸带。估算表明,长江全年碳排放以CO_2为主,年释放量约为1.93×10~7 t(C),CH_4年释放量约为2.28×10~(4 )t(C),低于世界上一些其他大型河流。