湖北宜城陆地生态系统碳储量特征及影响因素

陆地生态系统的固碳功能对于全球碳循环具有重要意义,而不同的陆地生态系统的有机碳分布特征又不尽相同。文章以湖北宜城市4种陆地生态系统为研究对象,分析了不同生态系统植被和土壤碳库的有机碳储量和碳密度空间特征,讨论了有机碳分布的影响因素。结果表明：(1)宜城市植被碳密度较低,乔木层碳密度为4.44 t/hm²(以C计,下同),碳储量为2.22×10⁵t。草灌层在不同陆地生态系统中的有机碳分布各不相同,草灌层在森林生态系统中的有机碳密度为2.88 t/hm²,碳储量为1.43×10⁵t,在草原生态系统中的有机碳密度为7.79 t/hm²,碳储量为1.1×10⁴t,在湿地生态系统中的有机碳密度为20.84 t/hm²,碳储量为3.4×10⁴t。(2)宜城市土壤有机碳的平均含量5.5 g/kg,1 m以上土壤平均密度为66.77 t/hm²,有机碳储量为1.13×10⁷t。0～20...     

陕西省天然源挥发性有机物排放清单及时空分布特征研究

基于Guenther提出的天然源性有机化合物(BVOCs)公式计算模型,利用高精度土地利用遥感资料,模拟估算了2000—2020年陕西省107个区县BVOCs的排放量、排放组成及时空分布规律.测算结果显示,陕西省近20年来BVOCs排放量呈上升趋势,总排放量从101.17×10⁴ t·a^-1上升至111.43×10⁴ t·a^-1.近20年陕西省年平均BVOCs排放量为106.01×10⁴ t·a^-1,其中,异戊二烯排放量为31.65×10⁴ t·a^-1,占比为29.86%;单萜烯排放量为35.61×10⁴ t·a^-1,占比为33.60%;其他VOCs排放量为38.75×10⁴ t·a^-1,占比为36.54%.BVOCs排放总量存在季节性变化,呈夏季高、冬季低的规律,夏、冬两季排放量分别为69.0×10⁴、...     

中国农业生产净碳效应分异研究

农业具有碳排与碳汇的双重效应。分析和把握不同省区的农业净碳水平,是深入研究农业生产碳排放问题的重要前提。鉴于此,研究基于农用物资投入、稻田、土壤、牲畜养殖等四方面23类主要碳源和以水稻、小麦为代表的15类主要农作物碳汇品种,测算了我国1995—2010年及31个省(市、区)2010年的农业生产碳排量、碳汇量,并在此基础上计算了各自净碳汇量。结果表明:①我国农业生产净碳汇量总体保持上升态势,由1995年的26 736.13×10⁴ t增至2010年的37 697.19×10⁴ t,年均递增2.32%。其中,碳排放量由1995年的24 952.39×10⁴ t增至2010年的29 116.91×10⁴ t,年均递增1.03%;碳汇量由1995年的51 688.51×10⁴ t增至2010年的66 814.10×10⁴ t,年均递增1.73%,碳汇增速明显快于碳排增速,可见我国在农业节能减排方面取得了一定成效。分阶段来看,呈现较为明显的"上升—下降—上升"的三阶段变化特征。②横向来看,区域净碳效应差异明显:农业生产净碳汇绝对量,排在前10位的地区占全国农业生产净碳汇总量的73.02%,而排在后10位的地区仅占全国的1.59%。农业生产碳汇水平,黑龙江、吉林、广西排在前三位,分别高达410.81%、400.94%和356.79%;西藏、青海、福建排在后三位,仅为25.57%、41.55%和103.80%。其中,黑龙江等12个地区农业碳汇水平高于全国同期平均水平(229.47%)。     

中原城市群区域碳储量的时空变化和预测研究

为了有效评估中原城市群碳储量,运用灰色预测模型获取动态碳密度数据,结合Dyna-CLUE模型和InVEST模型,动态评估2005~2030年土地利用变化下不同情景的碳储量演变特征,以及城市发展对碳储量的影响.结果表明,2005~2020年中原城市群碳储量分别为1689.59×10⁶t、2035.36×10⁶t、2066.34×10⁶t和2093.05×10⁶t,呈现持续增加趋势;2030年经济发展情景、生态保护情景和经济生态协调发展情景下碳储量分别为2162.45×10⁶t、2179.39×10⁶t和2174.28×10⁶t,经济发展情景下碳储量最低,生态保护情景下碳储量最高.碳储量变化与土地利用面积变化密切相关,主要表现为耕地面积的下降导致其碳储量减少约250×10⁶t,林地面积的扩张导致其碳储量增加约103.4×10⁶t,建设用地的扩张导致其碳储量增加约87.77×10⁶t;耕地和草地面积与总碳储量呈较弱的负相关关系,林地、水域、建设用地和未利用地面积与总碳储量呈较强的正相关关系.2005~2030年中原城市群30个城市的碳储量分别为11.38×10⁶t~214.24×10⁶t,碳储量的变化反映出城市土地碳排放在2030年之前已经达到峰值,且经济生态协调发展情景可能更适合未来城市发展的目标.     

中国西北地区多情景土地利用优化与碳储量评估

土地利用/覆盖变化(LUCC)是导致陆地生态系统碳储量变化的主要因素,研究未来不同情景下的土地利用和碳储量变化过程,有助于制定科学的土地利用政策和提高区域陆地生态系统碳储量.研究构建了GMMOP-PLUS-InVEST模型,通过多源数据分析了2000～2020年中国西北地区土地利用和碳储量的变化特征,并预测了自然发展(ND)、经济发展(ED)、生态保护(EP)和综合发展(CD)情景下的2030年中国西北地区土地利用和碳储量.结果表明：(1)2000～2020年,草地面积减少了1 680.99×10⁴ hm²,耕地、林地、水域、湿地、建筑用地和未利用地面积分别增加了201.19×10⁴、 208.47×10⁴、 91.54×10⁴、 51.30×10⁴、 157.40×10⁴和971.09×10⁴ hm².(2)2000～2020年,土壤和地下碳储量减少,死亡有机物和地上碳储量增加,总碳储量减...     

山西省农业源PM10排放清单及特征研究

文章采用排放因子法计算了山西省2014-2018年农业源PM₁₀的排放量,分析了PM₁₀的变化趋势及排放特征,并编制了2018年山西省农业源PM₁₀的排放清单。结果表明：(1)2018年山西省农业源PM₁₀年排放总量为6.1×10⁴t,运城市和临汾市是排放量最大的2个地区,分别贡献了总量的16.85%和16.70%。秸秆焚烧和整地环节是产生PM₁₀的主要来源,贡献率为42%和37%。2014-2018年山西省农业源PM₁₀年平均排放量为6.3×10⁴t,且年际变化小。(2)山西省农业源PM₁₀排放量空间分布特征整体呈南北高,中部低的态势,运城市、临汾市和忻州市为高排放区,平均排放量为0.94×10⁴t。晋城市、太原市和阳泉市是低排放区,其他各市为中度排放区。山西省各市农业源PM₁₀排放密度范围在14.5～18.7 kg/hm²...     

聊城市2020年大气污染物排放清单与空间分布特征研究

为准确掌握聊城市大气污染物排放情况，加强大气污染管控，本文采用“自上而下”与“自下而上”相结合的方法建立了聊城市2020年大气污染物排放清单.结果显示，2020年聊城市SO₂、NO_x、CO、VOCs、NH₃、PM₁₀、PM_2.5、BC、OC排放量分别为11.70×10³、61.28×10³、285.19×10³、28.43×10³、66.87×10³、47.83×10³、17.15×10³、0.751×10³、1.07×10³ t.其中，SO₂最大排放源为化石燃料固定燃烧源(64.96%)，移动源为NO_x排放第一大源(71.27%),CO排放主要来源于工艺过程源(45.71%)和化石燃料固定燃烧源(32.88%),VOCs的主要排放源为溶剂...     

基于土地利用变化的江苏省碳排放时空差异与碳平衡分区

以江苏省13个设区市为例,基于碳排放(CE)和碳吸收估算方法,分析2005—2020年江苏省市域碳收支和碳补偿率的时空演变特征,随后引入环境基尼系数(EGC)从经济和生态两个角度分析空间碳平衡特征。结果表明：2005—2020年,江苏省土地利用碳排放从14 210.005×10⁴ t增至23 015.325×10⁴ t,碳吸收3 039.383×10⁴ t波动上升至3 628.703×10⁴ t,总体表现为碳源;13个设区市的碳补偿率整体呈现下降趋势,碳排放量与经济发展水平处于比较协调状态,与其人口聚集协调性较高;根据碳平衡分析,将13个设区市划分为碳汇功能区、低碳保持区、经济发展区、碳强度控制区、高碳优化区5类,并建议前两个分区充分发挥生态优势,着重推进生态产品价值变现;其余分区优先推动产业低碳转型,能源绿色化发展。     

天山北坡城市群碳储量时空变化及预测研究

为了有效评估城市群碳储量变化,以天山北坡城市群为研究对象,运用PLUS模型和InVEST模型,动态评估2000～2020年及2030年不同情景下土地利用变化及碳储量变化特征.结果表明,2000～2020年天山北坡城市群碳储量呈现持续增加趋势,且碳储量变化与土地利用变化密切相关,主要表现为2000～2010年林地面积的减少导致其碳储量减少约266×106t,2010～2020年草地面积的增加使其碳储量增加约69.14×10⁶t.2030年自然发展情景、生态保护情景和经济快速发展情景下碳储量预测值分别为8875.88×10⁶t、8895.58×10⁶t和8841.58×10⁶t;经济快速发展情景下碳储量最低,生态保护情景下碳储量最高.土地利用是影响碳储量空间变化分布的第一主导因素,贡献率接近于90%,土地利用强度与碳储量协调性分析与两者双变量空间自相关分析进一步验证了这一结论.土地利用变化在一定程度上能够对碳储量产生积极影响,对于本研究区而言,生态保护发展情景可能更符合未来城市发展模式,研究结果能够为土...     

中美商品贸易的碳排放转移研究

中美两国均为温室气体排放大国,且双边贸易额巨大。由于两国在基础设施、技术、能源综合效率和资源禀赋上存在差异,使得中美商品贸易中存在碳排放转移。论文采用投入产出法的思想,结合经济、能源与贸易三系统,建立了基于国际商品贸易的碳排放转移模型,并分别测算了1997年与2002年中美商品贸易中各相应部门的碳排放转移量。研究表明：①1997年与2002年,基于中美商品贸易的中国部门载碳量分别达到4010.13×10⁴t碳与5056.21×10⁴t碳,依次占中国相应部门载碳总量的6.61%与8.33%;而美国部门载碳量仅为290.65×10⁴t碳与335.61×10⁴t碳,相继仅占美国部门载碳总量的0.53%与0.66%;②1997年与2002年,中美商品贸易的碳转移总量依次达3719.75×10⁴t碳与4719.60×10⁴t碳,化学工业、金属冶炼及其压延加工业是主要的碳转移部门;③1997年与2002年,通过国际商品贸易,美国分别有相当于其相应部门碳排放总量的6.77%与9.32%的碳被泄露到了中国,中国为美国的碳减排做出了很大的潜在贡献,美国等发达国家应该为中国等发展中国家提供切实有效的气候与环境友好型技术援助。     

黄河流域城市群水资源利用与经济发展脱钩关系研究

黄河流域最大的矛盾是水资源短缺,如何科学揭示大尺度缺水型流域城市群水资源利用与经济发展之间的脱钩关系,是黄河生态保护和高质量发展的重大战略管理需求,也是水科学与经济学交叉学科的研究难点.本文发展了基于三维水资源生态足迹和Tapio弹性指数的耦合脱钩模型方法,辨识黄河流域城市群2010-2020年水资源生态足迹时空变化格局及其水资源可持续利用水平,从广度和深度多个维度定量揭示了黄河流域城市群水资源利用与经济发展的脱钩状态.结果表明：(1)2010-2020年黄河流域兰西城市群具有最大的水资源生态足迹广度和最小的水资源生态足迹深度,平均值分别为570.73×10⁴ hm²和1.25;宁夏沿黄城市群则具有最小的水资源生态足迹广度和最大的水资源生态足迹深度,平均值分别为2.01×10⁴ hm²和567.05.(2)黄河流域水资源可持续利用水平最强的是山东半岛城市群,相对较低的是宁夏沿黄城市群.(3)水资源生态足迹广度与GDP发生强脱钩和扩张性负脱钩的比例分别为49.68%和36.13%,水资源生态足迹深度与...     

京津冀地区非道路机械清单建立与政策情景分析

非道路机械是大气污染物的重要来源,已经逐渐引起了人们的关注.本研究旨在建立2020年京津冀地区典型非道路机械排放清单,分析排放控制政策和成本.结果表明：2020年京津冀地区典型非道路机械CO、HC、NO_x、PM_2.5、SO₂的排放量分别为286.96×10³、232.17×10³、364.30×10³、34.15×10³、4.14×10³ t.农业机械的排放量明显大于建筑机械的排放量,约占总量的46.36%～91.62%.在综合情景(IS)下,2030年CO、HC、NO_x、PM_2.5、SO₂的排放量与2020年基准情景(BAU)相比分别增加了-54.16%、-33.76%、-42.46%、-54.07%、-10.37%.在单一控制措施下,更新排放标准(UES)对5种污染物的减排效果最好,淘汰老旧非道路机械(CIV)对NO_x和P...     

浙江省进出口产品隐含碳的计算及其影响因素

近年来,CO₂等温室气体的过多排放日益为世界各国所重视。文章对浙江省近年外贸中的CO₂含量进行分析研究。内涵碳的净出口量与其占全省碳排放的比值都呈现增加的势头;两个时期的进(出)口的规模变动效果全是正向;两个时期的进(出)口结构变动效果有明显差异,2005-2008年期间,出口的结构变动效果为7 201.89×10⁴ t,进口的结构变动效果综合后为-3 124.27×10⁴ t;在此阶段,中间投入变动效果有明显的改善,2002-2005年进(出)口的中间投入变动效果是40.34×10⁴ t(32.21×10⁴ t),2005-2008年阶段是-3 428.33×10⁴ t(-4 942.21×10⁴ t);单位GDP碳排放量变动效果也有明显改善,并且两个时期单位GDP碳排放量变动效果主要是由单位GDP能耗变动效果所决定;两个时期进(出)口单位能耗的碳排放量变动效果均非常小。     

市政污水厂典型A2O工艺低碳运行的系统性评估

在“碳达峰、碳中和”的目标下，系统评估典型A²O工艺运行的碳排放当量及其组成，对我国市政污水厂的低碳运行具有重要的指导意义.以焦作市第一污水厂2020年的运行资料为研究案例，基于相关指南，引入水温因素构建阿伦尼乌斯公式模型用于核算直接碳排放过程，从电能消耗、药剂投加和污泥运输这3个方面核算间接碳排放过程.结果表明，CH₄和N₂O日排放强度为(115±56)kg·d^-1和(30±18)kg·d^-1;生化处理工段的能耗和药剂间接碳排放占比分别达到48.4%和51.3%; 2020年污水厂总计碳排放当量(以CO₂eq计)为2.17×10⁴t,单位污水碳排放当量(0.63±0.07)kg·m^-3;不同碳排放占比的大小顺序为：污水能耗(36.5%)>污水药剂(26.6%)>N₂O直接(15.4%)>污泥药剂(9.6%)>污泥能耗(6.7%)>CH₄直...     

三江平原湿地沉积有机碳密度和碳储量变异分析

论文研究了东北三江平原3类典型湿地共16个沉积物剖面有机碳的分布特征。结果表明,沼泽化草甸、腐殖质沼泽和泥炭沼泽的储碳层厚度分别为11～29、18～58和70～130cm;其有机碳含量(单个剖面平均)分别为29～75、124～348和187～389g/kg(干物质计);有机碳密度(单个剖面平均)分别为31～48、35～59和49～94kg/m³。3类湿地淀积层的有机碳含量和密度都很低且较稳定。由于有机碳含量的差异,不仅3类湿地之间而且同一类型湿地的不同剖面间有机碳密度的差异也十分明显。储碳层厚度及有机碳密度的空间变异性是导致湿地有机碳储量估算不确定性的主要原因。根据研究结果估算,沼泽化草甸、腐殖质沼泽和泥炭沼泽储碳层单位面积碳储量分别约为8×10³、18×10³和72×10³t/km²,其变异系数分别约为40%、49%和34%;“储碳层+1m淀积层”的单位面积碳储量分别约为17×10³、27×10³和83×10³t/km²,其变异系数分别约为16%、39%和27%。表明以“储碳层+1m淀积层”深度来估算碳储量能较合理地反映湿地沉积物有机碳的蓄积特征。结果还表明,以1m作为统计深度将在很大程度上低估湿地的碳储量。     

基于优化模拟的长株潭3+5城市群碳储量时空演变与预测

土地利用/覆被变化是导致地区生态系统碳储量变化的重要原因,探析土地利用与碳储量的时空演变规律,对区域国土空间规划与生态管理、实现“双碳”战略目标具有重要意义。通过构建GeoDetector-PLUS-InVEST模型,基于多源数据分析长株潭3+5城市群2000—2020年土地利用及碳储量时空演变特征,预测2030年不同情景下的土地利用和碳储量变化,并通过空间自相关模型分析碳储量空间分布规律。结果表明：1)经过优化模拟的模型Kappa系数、FoM系数、总体精度结果比未优化模拟的结果分别高出0.81%、1.00%、0.67%;2)2000—2020年,研究区土地利用变化表现为耕地、林地、草地和水域面积减少,建设用地和未利用地面积增加;3)2000年、2010年、2020年3期碳储量分别为31.262 4×10⁸、31.218 1×10⁸和31.089 1×10⁸ t,期间碳储量共减少17.328 7×10⁶ t;4)相比2020年,2030年自然发展情景下碳储量减少12.148 3×10⁶     

长春地区食物链氮素养分流动趋势与特征分析

氮素养分管理问题一直是国内外关注的热点。论文通过整理统计资料和文献数据,利用NUFER（Nutrient Flows in Food Chains, Environment and Resources Use）模型,研究了长春地区1993—2013年食物链的氮素流动趋势特征,旨在为该地区氮素的优化管理和相关政策制定提供参考。研究结果表明：1993年长春地区食物链系统氮素的总输入量为26.4×10⁴ t,至2013年增长至50.8×10⁴ t;食品生产方面,动物性食品的氮素流量由1993年的0.7×10⁴ t增长至2013年的2.3×10⁴ t,而植物性食品氮素流量则由7.1×10⁴ t减少至6.7×10⁴ t;食品消费方面,动、植物性食品氮素流量分别由1993年的0.5×10⁴和3.3×10⁴ t增长至2013年的1.4×10⁴和3.6×10⁴ t。20 a间,长春地区食物链各环节的氮素养分利用率均呈下降趋势,其中畜禽和作物生产系统的氮素利用率分别由14.5%和56.1%降至13.2%和48.0%,整个食物链系统的氮素利用率由16.9%下降为10.6%,而与此同时氮素的损失率则由38.2%提高为48.7%。可见,随着经济发展和社会变革,长春地区食物链系统的氮素流动量大幅增加,而氮素利用效率则大幅下降。现阶段,该地区农牧生产和家庭消费中应注意含氮废弃物的管理与循环利用,减少氮素损失,从而提高利用效率。     

基于景观格局的干旱内陆河流域生态风险分析——以石羊河流域为例

合理评估流域生态风险,对于优化流域景观格局、建立流域生态风险预警机制、降低流域生态环境风险、维护流域生态功能具有十分重要的意义。文章以干旱内陆河典型流域为研究对象,以三期遥感数据为基础,构建生态风险指数,结合ArcGIS的空间分析功能,对流域生态风险的时空特征进行分析,结果表明：1987-2010 年,流域景观发生较大了变化,草地面积减少12.73×10⁴ hm²,未利用地面积增加15.59×10⁴ hm²;将生态风险划分为5 个等级,其中低生态风险区向流域上游不断迁移,面积减少31.89×10⁴ hm²,较低生态风险区向上游和中游不断延伸,面积增加29.30×10⁴ hm²,高生态风险区向下游不断扩展,面积增加58.69×10⁴hm²;流域生态风险转换方式共有7 种,低向高等级转化的总面积为122.56×10⁴ hm²,高向低等级转化的总面积为6.12×10⁴ hm²,生态风险呈增高趋势。     

经济发展与城市蔓延的Logistic曲线假说及其验证——基于华东地区典型城市的考察

经济发展与城市蔓延一直是学者研究的热点,其假说大都建立在发展与保护矛盾不断激化的基础之上,论文基于国内外城市发展轨迹的判断,提出新的研究假说:经济发展与城市蔓延存在Logistic曲线关系,并选择华东地区典型城市进行实证检验。结果表明:第一,国外(区域)经济发展由快速城市化、工业化初级阶段过渡到高级或后工业化阶段进程中,对城市蔓延扩张的依赖程度逐渐减弱;第二,中国1978—2003年间经济发展与城市蔓延增长具有周期性波动特征,2003年以后两者波动出现明显脱钩或分歧;第三,实证结果显示,上海、南京、无锡和徐州的第二三产业GDP在分别达到2.91×10¹¹、1.02×10¹¹、4.43×10¹⁰、9.42×10¹⁰元时,城市蔓延扩张出现拐点,验证了研究假说,其规模上限分别为8.99×10⁴、6.01×10⁴、2.20×10⁴、3.43×10⁴ hm²。研究结论能够为我国城市蔓延治理和公共政策调整提供科学依据和直接参考。     

甘肃省生态系统服务权衡协同关系评估与预测

以甘肃省为研究区,通过耦合GMMOP与PLUS模型预测2030年4种不同发展情景下甘肃省土地利用状况,利用InVEST模型定量评估碳储量、产水量、土壤保持和生境质量动态变化,分析不同情景下生态系统服务间的权衡协同关系.结果表明:2000～2020年,甘肃省碳储量减少0.081×10⁸t,产水量增加3.086×10¹⁰m³,土壤保持量增加33.857×10¹⁰t,生境质量下降0.009.自然发展情景(ND)下,碳储量、产水量和生境质量均有下降,仅土壤保持量增加0.310×10¹⁰t;生态保护情景(EP)下,碳储量和土壤保持量显著提高;经济发展情景(ED)下4种生态系统服务均有降低;综合发展情景(CD)下,碳储量增加1.307×10⁸t,其余3种服务均有下降.整体上,除白银市和嘉峪关市外,甘肃省各市州的四种生态系统服务间均呈相互增益的协同关系.4种情景下,大部分地区碳储量和产水量、碳储量和土壤保持、产水量和土壤保持间的协同关系无显著变化,而在ND、EP和CD情...