陆地生态系统从碳源到碳汇的转变

森林及林产品有可能截留碳，但至今为止，土地管理的全球趋势表明，陆地系统一直向大气系统释放碳。在１８５０－１９８０年期阐，有１００Ｐｇ以上的碳向大气释放：在２０世纪８０年代，土地利用的全球变化（主要是森林的采伐）每年引起的碳净释放为１．６Ｐｇ约占人类活动所排放的二氧化碳总量的２５％以及增强的辐射强迫的１５％，把陆地碳的释放转化为面的贮存的管理活动包括：１停止森林的采伐；扩大森林面积；增加现有森林的碳     

清水江流域岩石风化特征及其碳汇效应

岩石风化产生的碳汇是全球碳循环的重要组成部分,文中对清水江流域主要离子组成进行分析测定,通过主成分分析、化学物质平衡法和扣除法估算流域岩石风化速率及对大气CO_2的消耗量.结果表明,流域河水溶质主要来源于碳酸盐岩和硅酸盐岩风化,并以碳酸盐岩风化为主.碳酸盐、硅酸盐、大气CO_2对河水溶质的贡献率分别为58.28%、17.38%、17.74%.流域岩石化学风化速率为109.97 t·(km~2·a)~(-1),与乌江接近,高于全球流域均值.流域岩石风化对大气CO_2的消耗通量为7.25×10~5mol·(km~2·a)~(-1),岩石风化对大气CO_2的消耗量为12.45×10~9mol·a~(-1),其中,碳酸盐岩风化消耗量占63.13%,为7.86×10~9mol·a~(-1),硅酸盐岩风化消耗量占36.87%,为4.59×10~9mol·a~(-1).SO_4~(2-)、F~-、NO_3~-的相关分析及空间分布特征表明,人为活动对清水江流域河水溶质的影响不容忽视,其贡献率为4.87%.     

基于碳汇的县南沟流域退耕林地补偿标准研究

补偿标准是退耕还林生态补偿的核心与难点,为探讨黄土高原退耕林地合适的补偿标准,论文基于清洁发展机制的国际背景,通过理论分析、实地测量与室内实验,把碳汇价值与退耕农户的机会成本相结合,构建了禁伐政策下退耕林地补偿标准的动态模型;并选取黄土高原退耕的代表流域——县南沟进行实证分析,依据退耕刺槐（Robinia pseudoacacia）林特性确定退耕的一个补偿周期为37 a,退耕地补偿过程与补偿标准分为两个阶段：退耕1~17 a,通过机会成本的计算,补偿的可执行标准为1 997.26元/(hm²·a);退耕18~37 a,通过碳汇模型进行测算,补偿的可执行标准为3 692.35元/(hm²·a)。人工刺槐纯林在补偿周期之后会逐渐出现灌木层和衰败现象,因此,这一补偿期结束后,应根据林地生态群落的变化再行核算并完善其补偿标准。将碳汇价值纳入补偿体系,能促使农民为提高碳汇产量自觉增强林地管护,巩固退耕成果。     

不同灌溉方式对华北平原冬小麦田土壤CO2和N2O排放通量的影响

节水灌溉是现代农业的发展趋势,为研究节水灌溉措施对农田土壤温室气体排放的影响,采用静态箱暗箱法研究了微喷水肥一体化(微喷)与传统漫灌方式下华北平原西部2013~2014年冬小麦田土壤CO_2及N_2O排放通量的变化特征及微喷方式下垂直微喷管不同距离的3个空间位置土壤CO_2、N_2O排放通量的空间变化.利用根排除法分析土壤呼吸组分,并估算不同灌溉方式下农田碳收支状况.结果表明:1微喷与漫灌方式下小麦田土壤CO_2排放通量平均值分别为418.19mg·(m~2·h)~(-1)和372.14 mg·(m~2·h)~(-1),两种灌溉方式间CO_2排放通量无显著差异,累积排放量分别为2 150.6 g·m~(-2)及1 904.6 g·m~(-2).2返青期-成熟期微喷方式下距离微喷管不同距离的3个位置土壤CO_2累积排放量表现为距离微喷管近的土壤CO_2排放量最大,但无明显差异.3微喷和漫灌方式下,小麦生长季土壤异养呼吸排放量(以C计)分别为468.49 g·m~(-2)和427.31 g·m~(-2),净初级生产力(以C计)分别为1 988.21 g·m~(-2)和1 770.54 g·m~(-2),生长生育期小麦田碳汇(以C计)分别为1 519.72 g·m~(-2)和1 343.24 g·m~(-2).4微喷与漫灌处理小麦生长季土壤N_2O排放通量的平均值分别为50.77μg·(m~2·h)~(-1)和28.81μg·(m~2·h)~(-1),两种灌溉方式间N_2O排放通量无显著差异,累积排放量分别为272.67 mg·m~(-2)及154.08 mg·m~(-2).5小麦返青期-成熟期微喷方式下3个空间位置土壤N_2O排放通量表现为距离微喷管越远,N_2O累积排放量越小,但处理间无显著性差异.可见,小麦田由传统漫灌转变为微喷节水灌溉后,农田土壤CO_2和N_2O排放通量均有增加,但农田碳汇强度也增加了.     

河南省农田生态系统碳源/汇时空分布及影响因素分解

为明确河南省农田生态系统碳源/汇分布特征及影响因素,利用2010—2020年河南省农作物播种面积、产量等数据估算农田生态系统碳源/碳汇量,分析其时空特征,并采用对数平均迪式指数法（LMDI加法分解模型）分别对碳源/汇的影响因素进行分解.结果表明,2010—2020年,河南省农田生态系统碳排放呈先增后降的趋势,田间氮肥施用所造成的碳排放贡献率最大,达74.39%～76.35%.各地市农田生态系统的碳排放量、增幅及单位播种面积碳排放强度均存在显著差异.河南省农田生态系统碳吸收呈上升趋势,净增6.0×107 t,增幅为22.93%.各地市碳吸收量及单位播种面积碳吸收强度均呈增长态势,河南省农田生态系统碳汇能力不断增强,且碳吸收量大于碳排放量.在碳源影响因素分解中,农业能源利用水平和农业低碳技术水平的提高、劳动力规模的控制可有效减少碳排放;在碳汇影响因素分解中,碳汇系数、碳汇技术水平与碳吸收量呈正效应,且小麦碳汇能力最强.建议通过提高能源利用水平和低碳技术水平、调整农作物种植结构、发展循环农业模式等措施,实现农田生态系统降碳增汇.     

中国森林碳汇潜力与增汇成本评估——基于Meta分析方法

准确评估中国森林碳汇潜力与增汇成本的经济可行性,是科学制定碳中和林业行动方案的基础。然而针对中国森林碳汇潜力与增汇成本的不同结果差异明显,可靠性需要进一步验证。为此,基于相关文献,采用Meta分析方法,对中国森林碳汇潜力与增汇成本及其导致差异的原因展开评估。研究表明：(1)中国森林碳汇量呈现不断增长的态势,但不同研究对森林碳汇潜力测度结果存在较大差异。(2)中国森林增汇的平均成本为220.45元/t CO_2e(区间值为3.9～1457.02元/t CO_2e),与工业减排成本相比,中国森林增汇更具有经济可行性,但波动幅度较大。(3)评估方法采用、碳库数量选择等因素是导致已有森林碳汇潜力文献估计结果差异的关键因素;森林增汇成本差异则主要受碳汇成本测度研究方法、成本收益数据来源等因素影响。(4)中国森林增汇对碳中和的贡献将会持续增加。基于研究结果,提出进一步深化森林碳汇潜力与成本测算相关研究等方面的政策建议。     

中国农业源碳汇估算及其与农业经济发展的耦合分析

农业作为重要的产业部门,在满足人们基本的物质需求的同时具有重要的生态保障和碳汇功能,充分发掘农业的碳汇潜力对于农业绿色化发展和农民增收具有重要意义。本文量化测算了我国1993—2011年的农业源碳汇潜力,并构建农业源浄碳汇与农业经济发展的耦合模型,结果发现农业源碳汇量由1993年的52 318.70万t波动增加到2011年的66 073.77万t,年均增加1.38%,但是农业源的浄碳汇量却呈现波动递减趋势,由1993年的36 691.72万t减少到34 815.67万t,其中粮食作物的CO2吸收总量占据主要部分,经济作物CO2吸收量在农业总的CO2吸收量所占的比重虽小,但是增速较快,年均增幅达到4.15%;从影响因素来看,农业源碳汇和耕地面积关联度不大,农作物单位产量和农业源碳汇呈正相关;农业源浄碳汇与农业经济发展之间处于强负耦合状态,耦合状态不理想,农业产值与农业净碳汇关联度不强,这主要是由高投入、高消耗的农业生产方式引发农业碳排放增加和农业总产出效益提升等原因造成的。最后,本文针对性地提出促进我国农业减排增汇的对策建议:强化政府引导,从农业的规划、生产、消费等多领域进行引导;加大农业减排增汇的技术、资金和人力支持,为农业的减排增汇做好保障;通过林地增汇、农田增汇、草地增汇、综合增汇等多种手段,提升农地的碳汇能力;加快碳市场交易体系建设,以市场杠杆推进农业的减排增汇。     

上海地区土壤碳汇功能评估

利用上海市第二次土壤普查资料,2004年-2005年上海耕地地力调查资料,以及2009年实地调查采样、实验分析获得的数据,研究了3个时期上海土壤有机碳的变化特征。结果表明,20多年：来上海土壤有机碳平均含量没有明显变化,土壤有机碳库逐渐减小,从而使得上海城市化过程中土壤成为一种碳源,而不是碳汇。城市郊区以扩大蔬菜、果树、苗木种植为特征的旱地作物种植方式代替水稻田,是城市化影响土地利用类型变化的明显特征,而水稻田土壤有机碳含量高于林地、菜地。种植结构的变化对土壤有机碳含量有重要影响,同时,耕作制度、耕作方式、施肥等农业管理方式也有一定影响。虽然园林绿地得到快速发展,但没有弥补城市化过程导致农田面积减少带来的有机碳损失。     

珠江流域水化学组成的时空变化特征及对岩石风化碳汇估算的意义

基于水-岩-气-生相互作用的碳酸盐风化碳汇模型表明,陆地碳酸盐风化碳汇是大气CO_2汇的重要组成部分;然而,碳酸盐风化碳汇的过程、机制和控制因素仍有待进一步的研究。本文采用野外监测、现场滴定和样品室内测试相结合的方法,对珠江流域支干流分旱季和雨季进行了4次野外监测取样,研究其水化学组成的时空变化特征。结果表明:珠江流域支干流的水化学组成受流域岩石风化、气候和水生光合作用的共同影响,并具有明显的时空变化特征。空间上,南盘江下游双江口段至红水河上游蔗香段,水流较慢,水质清澈,水生光合作用强烈,电导率、[HCO_3~-]和[Ca~(2+)]的空间变化主要受水生光合作用控制;从红水河上游蔗香段至肇庆西江大桥监测点,反映的是流域岩石风化对水化学空间变化的影响。季节变化上,西江的电导率、[HCO_3~-]和[Ca~(2+)]呈现出夏季低、冬春季高的特征,主要反映稀释效应的控制。西江干流河水的溶解氧具有明显的季节变化,在上述南盘江下游双江口段至红水河上游蔗香段,DO是夏季高冬季低,其他监测点是冬季高而夏季低;DO的季节变化受水生光合作用强度的控制。在南盘江下游双江口段至红水河上游蔗香段,温度是光合作用强度的限制因子,而其他监测点的光合作用限制因子为浊度影响的光照。造成上述差异的原因是监测点的水文环境不同。通过对梧州水文站流量和[HCO_3~-]变化的分析发现,[HCO_3~-]的季节变化幅度相对流量小得多,显示在西江流域中,HCO_3~-也存在化学稳定性行为。因此在西江流域中,流量变化是岩溶碳汇通量变化的主控因子。研究还发现,西江流域中具有强烈的生物碳泵效应,由内源有机碳形成的碳汇通量约占传统计算模式碳汇(溶解无机碳-DIC)通量的40%。因此,在估算珠江流域碳酸盐风化碳汇时,必须考虑水生生态系统光合生物对DIC的利用形成的有机碳的贡献。     

喀斯特洞穴甲烷研究进展

甲烷是最主要的温室气体之一。此前对全球甲烷进行了大量的观测和模拟研究,但在源汇关系和通量的认识上仍存在较大的不确定性。近期研究发现,广泛分布的喀斯特地下空间(洞穴和裂隙等)是大气甲烷重要的汇;其作用机制主要有微生物氧化作用和物理化学作用,但对二者的影响大小认识不足;喀斯特洞穴甲烷碳库大小及其对喀斯特生态系统的影响认识尚不清楚。下一步工作应该加强洞穴甲烷的系统研究,分析甲烷的碳汇机制以及估算碳库大小;同时,加强喀斯特生态系统大气、土壤和洞穴甲烷通量的研究,以揭示喀斯特地下空间对生态系统碳循环的影响。