“双碳”目标下江西省农业碳排放量测算、影响因素分析与预测研究

农业是中国的立国之本,也是重要的碳排放源,发展低碳农业有助于中国总体碳减排目标的实现。选择农资投入、农田利用、畜禽养殖及秸秆焚烧4类碳源,利用IPCC碳排放模型对江西省2000—2020年的农业碳排放量予以测算,利用LMDI模型进行影响因素分解,并运用XGBoost模型预测2021—2050年碳排放量。结果表明：(1)2000—2020年江西省农业碳排放总量呈现先下降后上升再下降的波动趋势,总体呈上升趋势,但农业碳排放强度逐年降低。农业碳排放源中农田土壤利用贡献率最高,其次为畜禽养殖、农资投入和秸秆焚烧。2000—2020年江西省11个地级市农业碳排放量及排放强度均呈现明显的区域差异,且差异不断扩大,其中宜春市的农业碳排放量和平均碳排放强度均居于首位。(2)地区经济发展水平的提高和城镇化率的增加是导致农业碳排放量增加的主要因素,而农业生产效率、农业产业结构、地区产业结构和劳动力对碳减排的作用比较有限。(3)预测结果显示,2030年前江西省农业碳排放总量及11个地级市农业碳排放量已达到峰值。其中,新余市在2005年最早达到峰值,景德镇市和赣州市在2016年最晚达到峰值。2020年后,江西...     

长江经济带种植业碳排放时空特征及驱动因素研究

基于2001—2017年长江经济带种植业产值、有效灌溉面积以及种植业物资投入等统计数据,采用联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)碳排系数法对长江经济带种植业碳排放量进行测算,揭示该区域种植业碳排放时空特征,并利用对数平均权重的迪氏分解(LMDI)模型分析该区域种植业碳排放的驱动因素。研究结果表明:(1)长江经济带种植业碳排放量整体上得到有效控制且呈逐渐下降趋势;各省市种植业碳排放量及碳排放强度存在较大差异;种植业碳源以化肥为主,其占比超过50%,且化肥、农药和翻耕的投入比重呈下降趋势。(2)农业经济水平是该区域种植业碳排放增加最主要的驱动因素;农业生产效率是种植业碳排放减少的最主要驱动因素;农业生产结构整体上对种植业碳排放起促进作用,农业劳动力规模整体上对种植业碳排放起抑制作用。针对上述研究结论,从因地制宜、突出重点、科技导向、优化结构等方面提出了相关政策建议,以实现长江经济带农业低碳、绿色、协调的高质量发展。     

新疆农业现代化进程中的碳排放效应

利用1995—2015年的统计数据,运用排放系数法、格兰杰检验和协整检验对新疆农业现代化进程中的碳排放效应进行研究。结果表明:(1)新疆农业现代化进程中的碳排放总量、农业化学化碳排放量、农业机械化碳排放量、农业水利化碳排放量均呈明显上升态势,而碳排放强度呈波动下降特征;(2)农业碳排放结构发生了显著变化,碳排放结构由以农业机械化碳排放为主向以农业化学化碳排放为主转变;(3)新疆各地州(市)的农业碳排放量空间分异明显,喀什地区、昌吉州和伊犁州直等人口较多、耕地资源丰富和种植业发展较好的地州农业碳排放量规模较大;(4)农业经济增长是导致农业碳排放量上升的驱动因素,而且存在长期稳定的关系。为此,要顺利推进新疆农业现代化进程,必须协调好经济发展与农业碳排放的关系,走低碳农业发展道路。     

中国私家车碳排放空间格局及其影响因素的ESDA-GWR分析

利用探索性空间数据分析(ESDA)和地理加权回归模型(GWR),对2012年全国312个地级及以上城市私家车碳排放的空间分异格局、总体趋势、空间异质性和驱动因素进行研究。结果表明,中国地级城市私家车碳排放空间分异显著,碳排放总量呈现中部东部西部、中部北方南方的变化趋势,人均碳排放量表现为东高西低、北高南低的态势,地均碳排放量则呈现南高北低、东高西低的态势。人均储蓄存款余额对私家车人均碳排放的影响最大,其次是人均GDP和城镇居民可支配收入,且影响因素具有明显的经度或纬度地带性规律。     

中国沿海地区农田生态系统部分碳源/汇时空差异

运用1981-2001年作物产量、农业投入等统计数据,对沿海10个省市自治区农田生态系统部分碳源/汇进行了估算,得到以下主要结论:(1)总碳吸收从1981年以来呈波动增加趋势,总碳排放则呈明显增长趋势.二者相比,碳排放明显低于碳吸收,但由主要途径农业投入导致的间接碳排放的增长速度(94%)超过了作物生育期碳吸收的增长速度(44%).(2)各省市自治区碳吸收、碳排放变化的区域差异显著,单位面积碳吸收、碳排放变化的差异也十分明显.其中,各省市自治区总碳排放和单位面积碳排放基本上逐年增加,表明沿海发达地区农业投入较高;而碳吸收变动幅度较大,发达地区(如浙江、福建和上海等)碳吸收呈下降趋势,反映沿海地区农作物种植面积下降致使农作物生育期总碳吸收量降低.(3)沿海地区农田生态系统主要粮食作物碳吸收占全国比例有所下降,说明沿海地区农业种植面积减少和农业投入增加削弱了农田生态系统的碳汇功能.     

基于增强回归树的农田总氮流失强度省际差异及其影响因素分析

采用增强回归树(boosting regression tree,BRT)方法分析我国2012—2014年农田总氮流失强度省际差异的影响因素,测算各影响因素的贡献率,分析农田总氮流失强度与各影响因素的关系。结果表明:2012—2014年我国农田总氮流失强度年平均值为9.40~9.50 kg·hm-2,其中,华北、华南和华东地区农田总氮流失强度较高,3年平均值分别为16.51、15.16和14.01 kg·hm-2;农田总氮流失强度较低的地区是东北,3年平均值为3.41 kg·hm-2,其次是西南地区(7.02 kg·hm-2)和西北地区(8.18 kg·hm-2)。结构因素、技术因素和区域因素对农田总氮流失强度省际差异的贡献份额分别为20.9%、28.5%和42.6%。区域因素对于农田总氮流失强度省际差异的贡献最大,影响程度也较大,华北、华东、华南和华中地区农田氮素更容易流失,是农田总氮流失的重点控制区。粮食作物和蔬菜播种面积比例、氮肥投入强度和有效灌溉面积比例对农田总氮流失强度的影响总体上呈增加趋势,复种指数、人均种植业产值和人均耕地面积的影响则总体上呈减少趋势。建议根据区域自然地理条件和农业经济特征,通过优化农业结构、统筹水肥管理和改善土地利用来降低氮肥投入强度和提高氮肥利用效率,从而削减农田总氮流失强度。     

湖南省农地利用碳排放与农业经济关系研究

基于化肥、农药、农膜、灌溉、翻耕和柴油6类农地利用碳排放源,测算了1999—2014年湖南省农地利用碳排放量和碳排放强度。在此基础上,分析得出1999—2014年湖南省农地利用碳排放与农业经济间的脱钩弹性关系,进一步利用环境库兹涅茨(environmental Kuznets curve,EKC)模型对农地利用碳排放与农业经济关系进行验证。结果表明:(1) 1999—2014年,湖南省农地利用碳排放与农业经济的脱钩关系表现为扩张负脱钩、弱脱钩和弱负脱钩3种状态,农地利用碳排放与农业经济的脱钩弹性指数变化呈现"快速增长—快速下降—平稳增长"的阶段性演进特征;(2)湖南省农地利用碳排放与农业经济的关系呈对数函数曲线,农地利用碳排放量、碳排放强度均随着农业经济增长而连续增长,在研究期内未出现下降拐点;(3)湖南省现阶段农业经济增长方式仍然以粗放型为主,存在着农业生产要素投入未能充分有效利用、农业生产对环境影响较大的问题。     

近百年来鄱阳湖南部湿地景观生态格局演变

百年尺度上的景观生态格局演变对于区域可持续发展有着重要意义。为了研究鄱阳湖南部湿地长时间序列的变化规律,了解湖区湿地在不同时期的变化驱动因素。选取湿地分布较为集中的鄱阳湖南部作为典型区域,基于1930年代军事地形图、1979年和2015年Landsat卫星遥感影像数据,定量重建了近百年来3个时期的鄱阳湖南部湿地空间分布及其景观生态格局变化过程。结果表明,近百年来鄱阳湖南部地区总体湿地面积经历了先增加后减少的变化过程,即从1930s的1 386 km~2增加至1970s的1 655 km~2,随后减少至2010s的1 129 km~2,当前湿地面积较1970s减少了约31.8%。受城市化等外部驱动因素影响,近百年来研究区湿地密度变化空间差异显著,主要体现为研究区西部密度值下降、东部密度值上升;湿地空间格局变化的总体趋势是水面减少、陆地增加。NP(斑块数)在1930s—1970s期间呈下降趋势,在1970s—2010s期间呈增加趋势;PD(斑块密度)在2010s达到最大值(0.376);LPI在近百年间呈逐步下降趋势,2010s相较于1930s下降了52.8%左右,呈现出破碎化的趋势;AI(聚集度指数)在1970s达到最大值(89.357),但是LSI(景观形状指数)在总体上呈下降趋势,表明近百年来鄱阳湖南部湿地斑块的形状出现简单化的趋势。     

基于LMDI模型的陕西省能源消费碳排放压力解耦分析

依据2001—2011年陕西省能源消费数据,测算并分析了陕西省碳排放量及碳排放压力。采用对数平均迪氏指数分解法(LMDI)建立陕西省碳压力解耦分解模型,并运用扩展Kaya恒等式分析能源排放强度、能源结构、能源效率、经济效应和环境效应5种因素对陕西省碳排放造成的环境压力的影响。结果表明,2011年陕西省能源消费碳排放总量比2001年上升248%,碳排放所造成的环境压力增长141.76%。经济效应对碳排放压力增长有推动作用。对碳排放压力有抑制作用的2个因素为能源效率和环境效应。提高能源利用效率和增加森林覆盖率是降低陕西省碳排放压力的主要手段。     

经济增长与农业碳排放关系的实证研究

研究首先基于农业投入与生产视角的6个主要方面碳源,测算了1993-2008年我国农业生产活动所导致的碳排放量,分析发现我国农业碳排放总量和强度分别年均增长率为4.08%、2.38%,但环比增速总体上处于阶段性下降态势。化肥、农药、农膜、农用柴油、灌溉、翻耕等导致碳排放年均递增率分别为3.45%、4.65%、7.20%、4.77%、1.22%、0.38%。进一步综合运用协整理论及误差修正模型,实证我国经济增长与农业碳排放之间的关系。结果表明：我国经济增长与农业碳排放总强度,以及经济增长与化肥、农药、农膜、农用柴油、翻耕等5类碳源导致的碳排放强度之间存在协整关系,且人均GDP每增加1%,农业碳排放总强度与化肥、农药、农膜、农用柴油、翻耕等碳源的碳排放强度分别增加1.72%、1.61%、1.18%、0.40%、2.48%和1.31%。最后,据此提出相关政策建议。     

金口河区土地利用动态变化分析

本文以金口河区为例,利用1996-2005年的土地利用变更资料,对其土地利用动态变化和驱动因素进行了分析,结果表明:(1)以农用地为主的用地结构没有发生改变,但其内部组成发生明显变化;(2)信息熵总体呈递减趋势,但其有序度属于中等;(3)全区及各乡镇的土地利用程度综合指数均下降;(4)不同地类的开发强度存在明显差异。在此基础上总结了该区域土地利用存在的主要问题,并提出了实现区域可持续利用的对策。     

秦巴山区增强植被指数长时间序列变化及其自然影响因素分析

秦巴山区是横跨我国南北地区的重要地理过渡带,为全面了解秦巴山区近20年的生态变迁及影响因素,基于MODIS-EVI数据,结合气温、降水和DEM数据,利用最大值合成法、趋势分析法和偏相关分析,以海拔为基础,分析了秦巴山区2000—2020年不同海拔高度上不同类型植被增强指数(EVI)的时空变化及其与气温、降水的相关性。研究结果表明：(1)2000—2020年秦巴山区植被年均EVI呈现波动上升趋势,有80.67%和13.29%的区域EVI呈现明显改善和轻微改善趋势,在海拔1 600～1 800 m处EVI变化处于相对稳定状态,较适宜植被生长。(2)栽培植被和阔叶林为秦巴山区主要植被类型,各植被类型EVI值由大到小依次为阔叶林、灌丛、针叶林、草地、栽培植被和其他,在1 000～2 000 m海拔区间植被面积占大多数,1 600～1 800 m为适宜植被自然生长的区间。(3)2000—2020年秦巴山区向暖湿方向发展,EVI与气温相关性在区域分布上较均匀,降水对植被EVI的影响强度要高于气温对其的影响强度;随着海拔高度的上升,植被EVI与气温的相关性总体上高于其与降水的相关性。     

中国农牧业碳排放时空变化及预测

基于主要粮食作物、农资投入和牲畜数据,对中国31个省市自治区1997—2016年农牧业碳排放进行测算;采用变动指数、重心模型和标准差椭圆分析其时空变化特征;以趋势外推、灰色预测和差分整合移动平均自回归(ARIMA)模型为基础,利用标准差优选组合模型预测2017—2022年农牧业碳排放状况。结果表明:1997—2016年农业大环境向好,多省碳排放增加,重心向西北移动,主体区域在胡焕庸线右侧。但多省牧业碳排放降低,重心在河南境内摆动,主体区域扩大并向东南—西北扭转;农业碳排放高值区向东北三省和黄淮海转移,牧业碳排放高值区集中于传统区域和中部地区;组合模型预测优于单一模型,到2022年农业碳排放延续历史趋势但年均增速降低,牧业碳排放达到1. 13×10~8t,年均增速提高。     

中国能源消费导致的CO2排放量的差异特征分析

运用一种不产生残差的方法——对数平均迪氏指数法LMDI(logarithmicmeanDivisiaindex),对中国部分省份、区域能源消费导致的二氧化碳排放量进行了分解分析。将二氧化碳排放总量的变化分解成五个主要影响因素,即化石燃料的排放系数、能源消费结构、能源强度、人均GDP和人口总数。研究表明我国各省(地区)的二氧化碳排放量在1996年后呈现零(或负)增长趋势,主要影响因素是能源强度的提高;各省(地区)的二氧化碳排放量地区差异显著。因此,要在全国实现二氧化碳排放量的总体减排,应从提高能源利用效率,调整产业结构,消除地区发展的不平衡,逐步改善能源消费结构等方面考虑。     

20年来广东省土地利用碳排放强度与效率空间分异研究

广东省是中国国家级低碳试点省份之一,碳减排是广东省推动社会又好又快发展的迫切需要,也是积极承担经济大省控制温室气体排放责任的战略行动。区域碳排放与土地利用变化密切相关,对土地利用碳排放机理进行深入研究,有利于明确今后省级低碳试点建设工作的方向和重点。为此,以广东省为研究区,采用土地利用地类排放系数法和K-mean聚类法,对广东省1996-2015年土地利用碳排放强度和效率时空变化规律进行研究,结果表明:(1)广东省净碳排放量持续增加,年均增幅6.04%,建设用地是主要碳源,林地是主要碳汇;(2)广东省各区域净碳排放量、耕地与建设用地碳排放量的变化幅度为粤北粤东和粤西珠江三角洲,林地碳吸收量变化幅度为粤东和粤西珠江三角洲粤北;(3)20 a来随着人均GDP增加,广东省单位GDP碳排放持续下降,土地利用碳排放效益明显提升;(4)以人均碳排放为排放量指标,以单位GDP碳排放为排放效率指标,广东省21个地级市可以分为4类:高排放-中效率(HE-ME)、高排放-低效率(HE-LE)、中排放-低效率(ME-LE)和低排放-高效率(LE-HE)。目前,广东碳减排工作取得一定成效,但碳减排形势仍然严峻,未来应该继续对碳排放强度和效率进行调控,加快转变经济发展方式,着力推进低碳示范省建设。     

“绿水青山就是金山银山”实践创新基地碳汇量核算及碳排放影响因素研究：以浙江省宁海县为例

如何科学评估“绿水青山就是金山银山”(以下简称“两山”)实践创新基地碳源碳汇的变化趋势、时空分布、影响因子,对指导新时期生态文明建设具有重要作用。以浙江省宁海县为例,基于IPCC碳排放清单,测度宁海县碳汇量与碳排放量,分析区域碳汇的空间分布规律,并基于方差分解分析探究宁海县碳排放的影响因素。结果表明,宁海县碳汇量呈现逐年增加的趋势,2003—2018年从43.91万上升至49.40万t,其中,森林碳汇量占比为88.21%～91.12%;碳源量呈现平稳—急剧上升—波动下降—保持稳定的变化趋势,由2003年的154.17万变化至2018年的508.87万t。从碳汇量的空间分布来看,宁海县县域碳汇大致呈现西部>东南部>北部>中部的西高东低格局;宁海县碳排放可被社会因素、经济因素和“两山”建设驱动因素共同解释,3个因素对碳排放的共有解释度为60.86%,各因子的解释度表现为经济因素>“两山”建设驱动因素>社会因素。该研究为国家“两山”实践创新基地的碳源碳汇量核算提供了新思路,可为下一步政策制定和县域绿色发展提供参考。     

半干旱黄土区柠条林土壤水分和养分与群落多样性关系

为了探讨半干旱黄土区柠条土壤水分和养分与群落多样性关系,选择半干旱黄土区不同林龄柠条林作为观测样地,测定0-100 cm(0-20、20-40、40-60、60-80、80-100 cm)土壤水分和养分含量。结果表明,(1)不同林龄柠条草本群落多样性有明显的差异,其中,总盖度、生物量、物种数、均匀度指数、多样性指数、丰富度指数随着林龄的增加呈先增加后降低趋势,在20年达到最大,之后有所降低。(2)不同林龄柠条土壤含水量随着土层深度的增加呈逐渐降低趋势,其中,20-40 cm以下土层土壤含水量呈急剧降低趋势,80-100 cm土层土壤含水量差异并不明显。(3)不同林龄柠条土壤养分(有机碳、全氮、全磷和全钾)随着土层深度的增加呈逐渐降低趋势,其中,20-40 cm以下土层土壤养分呈急剧降低趋势;相同土层土壤养分大致随着林龄的增加呈先增加后降低趋势,在表层差异最大;双因素交互分析显示:林龄和土层深度对土壤有机碳、全氮、全钾均具有显著的影响(P0.05),林型×土层深度对土壤有机碳、全氮、全钾具有极显著的影响(P0.01);林龄、土层深度、林型×土层深度对土壤全磷没有显著的影响(P0.05)。(4)不同林龄柠条土壤微生物量(微生物量碳、氮、磷)随着土层深度的增加呈逐渐降低趋势,相同土层土壤微生物量大致随着林龄的增加呈先增加后降低趋势,在表层差异最大;双因素交互分析显示:林龄和土层深度对土壤微生物量碳、氮具有显著的影响(P0.05),林型×土层深度对土壤微生物量碳、氮具有极显著的影响(P0.01);林龄、土层深度、林型×土层深度对土壤微生物量磷没有显著的影响(P0.05)。(5)相关性分析显示:植被总盖度、地上生物量、丰富度指数和多样性指数与土壤有机碳和水分呈显著的相关关性,物种数和均匀度指数指数与土壤养分和水分均没有显著的相关性(P0.05),由此说明植被群落的地上生物量和物种多样性与土壤养分及水分是相互联系,相互制约的。     

潘大水库水环境时空格局演变动态

潘家口、大黑汀水库(简称潘大水库)是京津冀区域的重要饮用水水源地,研究其水环境状况对保障受水区的供水安全具有重要意义.基于2006-2014年潘大水库水环境因子的调查,采用单因子评价法对水库水环境状况的时空格局演变动态进行分析.结果表明,总氮、总磷是潘大水库的主要污染物,总氮总体为劣Ⅴ类水水平,总磷总体为Ⅴ类水水平.其它水环境指标均未超过国家《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中Ⅲ类水的标准.空间上,潘家口水库坝上氮磷营养盐均有沿程下降趋势,表明主要受上游污染输入的影响,后随污染物的不断消耗而逐渐下降.但到了潘家口坝下,由于下池、洒河桥等区域新的污染物的汇入,大黑汀水库的污染再次加重.时间上,潘家口水库总氮总体呈逐年上升趋势,2011年之后下降;大黑汀水库在2012年之后总氮呈下降趋势.两库总磷总体上均呈逐年上升趋势,其中,大黑汀水库2011-2013年虽有缓慢下降趋势,但2014年恢复到较高含量水平.氨氮含量并未发现明显的时间变化规律,大黑汀水库一直维持在Ⅱ类水水平附近,而潘家口水库自2010年一直呈下降趋势,近两年亦稳定在Ⅱ类水水平.硝态氮含量与总氮含量变化趋势相似.而高锰酸盐指数一直呈逐年上升趋势,维持在Ⅲ类水的标准范围内.溶解氧含量一直维持在Ⅰ类水的水平.本研究表明,潘大水库氮磷污染严重,呈逐年恶化趋势,受上游污染及下池、洒河桥外源输入的影响,洒河桥及以下区域呈现除总氮外的水环境因子沿程上升趋势.     

江苏省设区市尺度的碳排放核算及影响因素研究

本文利用联合国政府间气候变化专门委员会(intergovernmental panel on climate change,IPCC)清单法核算了江苏省13个设区市1999—2020年的碳排放量,并利用可拓展随机性环境影响评估模型(stochastic impacts by regression on population,affluence,and technology;STIRPAT)分析经济、人口、能源强度和能源结构对碳排放的影响。各设区市的碳排放存在较大差异,淮安的年均碳排放量(3.00×10⁷t CO₂)处于中游水平,苏州具有最大的年均碳排放量,约为淮安的5倍。2020年,宿迁、常州和盐城的碳排放量同比增加,其他城市的碳排放量同比下降或者零增长,其中,淮安、扬州、泰州、南通和徐州的碳排放量持续下降。STIRPAT模型拟合结果表明：(1)碳排放与人口的关系具有地区差异,苏南城市的人口与碳排放均为显著正相关,南通、徐州和泰州则为显著负相关;(2)人均GDP、第二产业占比、能源强度(单位GDP能耗)以及能源结构(原煤占一次能源消费比重)与...     

放牧扰动对锡林郭勒典型草原植被特征及土壤养分的影响

为了揭示放牧扰动下典型草原群落植被特征和土壤养分变化特征,以典型草原羊草(Leymus chinensis)群落为研究对象,以围封样地为对照(NG-No grazing),选择轻度(LG-Light grazing)、中度(MG-Middle grazing)、重度(HG-Heavy grazing)放牧退化样地开展放牧强度对典型草原植被特征及土壤养分的影响,为典型草原的退化演替机理研究提供依据。结果表明,随着放牧强度的增加,典型草原丰富度指数、均匀度指数、多样性指数呈先增加后降低趋势,在中度放牧区达到最大值,表现为MGLGNGHG;而优势度指数呈相反的变化趋势。随着放牧强度增加,地上生物量和地下生物量均呈递减趋势,与NG相比,HG、MG和LG植物地上生物量(AGB)和地下生物量(BGB)显著降低,分别降低了28.52%、14.39%、4.71%和19.19%、3.26%、0.52%。土壤容重(BD)随放牧强度的增加而逐渐增加,具体表现为HGMGLGNG;土壤总孔隙度(TP)随放牧强度的增加而逐渐减小(NGLGMGHG),其中LG与NG差异不显著(P0.05)。不同放牧梯度下,土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全钾(TK)均呈现出一致的变化规律,表现为NGLGMGHG;不同放牧强度下土壤全磷(TP)差异均不显著(P0.05)。冗余分析(RDA)结果显示,沿着RDA的第1排序轴,随着显著性影响因子(土壤养分各指标)的增加,丰富度指数、多样性指数、优势度指数逐渐上升,并且丰富度指数、多样性指数、优势度指数与土壤容重呈负相关,排序轴可反映土壤因子的梯度变化特征。综合分析表明,禁牧可以改变典型草原植被特征,提高土壤养分含量,有利于遏制草原植被和土壤的退化。