城市绿地中园林树木的光合固碳能力对中和城市温室气体排放、调节城市碳平衡具重要意义,但园林树木的栽植及养管等过程也会产生碳排放,因此全面科学地评价园林树木的净固碳能力必须综合考虑全生命周期碳的收支两个方面.基于全生命周期理论,通过生物量方程法和排放因子法核算了北京市32种常用园林树种全生命周期碳固定量和碳排放量.结果显示,北京市一级养护管理标准下供试树种全生命周期碳固定量和碳排放量均值分别为222.441 kg/株和90.545 kg/株.不同生活型园林树种全生命周期碳固定量和碳排放量存在明显分级,总体上均表现为落叶乔木＞常绿乔木＞小乔木＞灌木.一球悬铃木、美国红梣、毛白杨、栾树等21种植物对城市绿地碳汇功能具正向效应.小叶黄杨、冬青卫矛、碧桃、紫叶李等11种植物对城市绿地碳汇功能具负向效应,其原因除了在于自身生物学特征外,也与为追求特定景观效果而采取的园林应用方式有关.结合研究结果从增汇与减排两方面提出了低碳植物景观营建策略.

中国作为传统的农业大国,高消耗、高投入、高需求的农业发展模式推动着中国农业非CO2温室气体排放总量持续增长.农业源非CO2气体以极具增温潜势的CH4和N2O为主,控制农业源非CO2温室气体排放是我国实现农业绿色发展和"双碳"目标的重要环节.我国农业系统非CO2温室气体核算尚处于不断探索完善的过程之中,在估算方法、模型参数等方面还未形成一套完整和公认的体系.研究参考IPCC分类法建立了适用于中国农业系统的,包括种植业、畜牧业和农业废弃物的农业非CO2温室气体排放核算体系.以2020年为基准对中国农业温室气体排放情况进行了核算.结果显示,我国农业系统非CO2温室气体排放总量为62801.68万t CO2-e,CH4是农业系统排放贡献最大的温室气体.我国农业系统温室气体排放类型具有明显的空间分异特征;西北、华北、西南以畜牧业温室气体为主导,华东、华南地区以种植业为主导,东北、华中地区较为特殊,主导类型相对复杂;农业废弃物排放主要分布在东北、华东地区.研究所构建的温室气体核算体系可充分体现我国农业温室气体排放现状,体现各省域农业温室气体排放结构,有利于各区域制定有针对性的农业规划政策,可为降低我国农业温室气体核算研究中的不确定性、为碳中和实现过程中明确农业系统的温室气体贡献提供方法支持与数据基础.

稻田甲烷排放是农业源甲烷排放的主要来源.东北黑土地区是我国最大的粮食生产基地,农业温室气体减排是实现黑土地永续利用的关键议题之一.运用稻田甲烷排放模型(CH4MOD)核算并分析了 2009-2018年东北黑土地区稻田甲烷排放的时空演变特征,结合GOSAT卫星遥感数据探究了水稻生产与区域甲烷排放的时空动态联系,进一步量化了稻田甲烷对区域甲烷排放的贡献程度及不同情景下的排放潜力.结果表明,受水稻生产面积扩张和排放强度提高的影响,东北黑土地区稻田甲烷排放总量从2009年的39.05万t增加到2018年的79.53万t.东北黑土地区区域甲烷排放在季节变化和栅格单元上表现出与稻田甲烷排放较为一致的时空动态,大规模的稻田耕作可能会增加水稻生产与区域甲烷排放直接相关的可能性.随着水稻持续扩种稳产,2018年东北黑土地区水稻生产贡献了区域甲烷排放总量的15.04％,其中黑龙江省的贡献率高达31.06％.在基准发展情景下,预计2035年东北黑土地区稻田CH4排放量较2018年增加19.5％;在粮食供给保障情景下,维持当前稻田耕作面积,水稻生产集约化程度提高,预计其稻田CH4排放量较2018年减少0.88％;在此基础上,采取促进秸秆还田、增施有机肥、实施节水间歇灌溉等稻田管理措施将使稻田CH4排放量增加17.8％-63.6％.以满足膳食需求和供给保障为导向,优化水稻种植结构、控制稻田耕作面积,推动技术进步、品种改良以提升单产水平,采取化肥和有机肥搭配施用、节水间歇灌溉等途径能够缓解稻田甲烷排放.研究综合运用自上而下的遥感数据和自下而上的模型运算,刻画了水稻生产与区域甲烷排放的时空联系,进一步评估了稻田甲烷的排放潜力及减排措施的减排效果,为促进东北黑土地区农业甲烷减排和生产布局优化提供了理论依据和决策参考.

碳排放核算是落实温室气体减排目标、应对气候变化和实现可持续发展的重要基础.碳排放强度的变化趋势体现了碳减排成效,是主体功能区未来减排措施和低碳发展道路的选择与调整的重要依据.以我国典型高碳经济省份山西省为研究对象,采用BP神经网络模型,基于市级碳排放量、人口、GDP、夜间灯光总值、植被覆盖率、城市化水平构建了适用于主体功能区的碳排放核算模型,运用探索性空间数据分析、Dagum基尼系数和时间倾向率等方法,分析了主体功能区碳排放时空特征、碳排放区域差异并评价碳减排成效.结果表明:(1)从时间趋势来看,2006-2020年各主体功能区碳排放量呈现逐年增长的趋势,其增长率均表现为重点开发区域(48.08％)＞农产品主产区(38.13％)＞重点生态功能区(33.95％)的特征,与各区域的功能定位和产业结构显著相关.(2)从空间演变来看,主体功能区的空间集聚特征与山西省"两山夹一川"的独特地势相关.重点开发区域空间集聚格局较为稳定,集中在山西省中部,而农产品主产区、重点生态功能区的集聚特征不显著,分布在东部和西部.(3)碳排放区域差异分析表明山西省碳排放地区间总体差异呈现下降趋势,总体基尼系数由2006年的0.505下降到2020年的0.498,年均下降0.102％,重点开发区域和重点生态功能区之间的差异是总体差异的主要来源.(4)碳减排效果评价显示主体功能区碳排放强度均呈现下降趋势,重点开发区域的碳减排成效显著高于农产品主产区和重点生态功能区.基于对主体功能区碳排放的分析,结合其功能定位,针对性地提出主体功能区减排和低碳发展措施.本文为我国能源资源型省份制定和实施差异化节能减排政策提供了科学参考.

在全球温室气体浓度升高的背景下,如何减少碳排放、增加碳吸收是当前应对气候变化研究的热点,本研究基于我国1963-2016年粗钢产量,采用温室气体清单指南编制方法,建立了钢渣碳汇核算方法,核算了我国1963-2016年钢渣碳汇量,并进行了不确定性分析.结果表明:1963-2016年间,我国钢渣的年碳汇量总体呈上升趋势,从3.75×103 t C增加至1359.32× 103 t C.1963-2016年间我国钢渣累积碳汇量为15×106 t C,钢渣碳汇的总不确定性约为±30.4％.钢渣年碳汇量由当年产钢渣碳汇量和历年产钢渣碳汇量两部分组成.由于钢渣结构致密,年碳化速率较小,导致1963-2016年间当年产钢渣碳汇量较小,占钢渣碳汇总量的37％;历年产钢渣碳汇量较大,占钢渣碳汇总量的63％.虽然钢渣年碳汇量不大,但长期累积碳汇量非常可观,其碳汇作用不容忽视.今后研究应细化不同环境条件下钢渣碳化速率,降低钢渣碳汇核算的不确定性;推动以钢渣为原材料的碳捕集与封存技术发展,增加有效碳汇,为我国应对气候变化国际谈判提供科技支撑.

明确小麦-夏直播花生(W-P)种植体系的主要碳排放环节,可为采取有效措施实现该体系高产与低碳排放的协同效益提供参考.本文依据全生命周期方法,构建碳足迹模型,并核算了山东省W-P种植体系生命周期碳排放.结果表明:山东省W-P种植体系的净收益较小麦-玉米(W-M)种植体系高71.2％～88.3％; W-P种植体系的单位面积碳排放达6977.9～8018.5 kg·hm-2,较W-M种植体系高6.2％,但单位净产值的碳排放为每元0.23～0.28 kgCO2-eq,较W-M种植体系低37.4％～44.1％.综合2种种植体系的净收益和单位净产值碳排放发现,W-P种植体系可以实现高产出与低碳排放的协同效益,符合优化供给、提质增效、农民增收的农业供给侧结构性改革目标.

在快速工业化和城镇化的影响下,农业文化遗产的保护与管理正面临着适龄劳动力大量外流、土地抛荒、传统知识体系难以维持等诸多威胁与挑战.推动土地流转、进行适度规模经营,可在农业文化遗产的保护中产生积极作用.土地流转在给遗产地带来经济效益的同时,对当地生态环境产生的影响变化同样值得关注,但现有研究却少有涉及.本研究以全球重要农业文化遗产——浙江青田稻鱼共生系统为例,将不同经营规模的稻鱼共生系统分为小农户经营模式和规模化经营模式,运用生命周期法对两种模式的碳足迹进行核算.结果表明:小农户经营模式和规模化经营模式的碳足迹分别为6510.80和5917.00 kg CO2-eq·hm-2,单位产值碳足迹分别为0.13和0.10 kg CO2-eq ·yuan-1.与小农户经营模式相比,规模化经营模式温室气体排放更少,单位产值的环境影响更小.农户扩大经营规模后,当地温室气体排放减少了4097.20 kg CO2-eq.农业生产过程中积累的CH4在碳足迹中占比最大,农业生产资料中复合肥是仅次于CH4的第二大温室气体排放来源.对于小农户经营模式,饲料中使用的玉米和小麦也对温室气体排放有重要的影响.因此,推动土地适度规模经营,有利于传统农业系统实现经济效益和环境效益的双赢,对于农业文化遗产保护具有重要作用.

农业生态产品价值实现对我国粮食安全、生态保护、重要战略布局意义重大.本研究梳理了农业生产系统和农业生态产品(农产品、其他生态系统服务与负服务)的概念与边界,基于能值分析构建了农业生产系统所提供的服务核算方法体系,核算了我国单位面积典型农产品生态系统服务与负服务,并进一步提出分类化的农业生态产品价值实现路径:1)已经通过市场化价值实现的农业生态产品需要通过提升绿色度、特殊度和建立农业产业链等实现溢价增值;2)尚未通过市场化价值实现的农业生态产品需要进行价值补偿途径,或通过生态产品赋能及区域共用品牌质量承诺实现价值变现;3)通过多途径减少温室气体排放、通过土地养分管理策略减少氮磷、农药、杀虫剂对生态系统和人群健康的损害,以及通过合理的景观结构减少农业生态系统负服务的产生,以此实现农业生态产品的价值保值;4)还可通过取消二次农业补贴、建立生态交易平台和生态产品认证等推动相关的金融方案.本研究有助于提出农业生态产品价值实现路径,促进绿色金融发展,推动自然资源管理能力现代化.

设施农业作为典型的农业生产管理模式,其特有的生产环境条件和高度集约利用的特点,会对农业碳循环产生影响.本研究以设施农业生产管理过程中的农膜投入、能源消耗、农药化肥投入、气肥施用、设施土壤五大温室气体排放源为核算对象,对2018年我国31个省份连栋温室、日光温室、塑料大棚3种设施农业的碳排放量和排放强度进行估算.结果 表明:我国设施农业碳排放总量为21038.17万t CO2e,塑料大棚、日光温室、连栋温室3种类型设施农业碳排放量分别占60.2％、37.4％和2.4％.设施农业碳排放以土壤温室气体排放、农膜投入和农用品投入碳排放为主.连栋温室单位面积碳排放量显著低于日光温室和塑料大棚.科技资金配置率和设施农业规模是对设施农业碳排放影响最大的两个因素.基于此,本研究从提高设施农业的科技投入、物质消耗利用率、设施面积利用率3个角度提出碳减排路径.

畜禽废弃物堆肥处理过程中产生的二氧化碳(CO2)、氧化亚氮(N2O)、甲烷(CH4)和氨气(NH3)等是重要的温室气体和大气污染物.但目前有关该过程气体排放的研究多基于室内小型模拟的反应器式堆肥,在工厂化堆肥条件下的原位气体排放监测较少.为探究工厂化堆肥产生气体对区域环境的影响,本研究对沈阳某堆肥厂畜禽废弃物堆体的气体排放进行了 19 d的监测,并量化了排放氨气的自然丰度15N(δ15N)特征.结果表明:堆置周期内,CO2、CH4、N2O和NH3的平均排放速率分别为86.8gCO2-C·d-1·m-2、9.8 g CH4-C·d-1·m-2、3.7 mg N2O-N·d-1·m-2和 736.6 mg NH3-N·d-1·m-2.温室气体日增温潜势(GWP)的贡献大小为CH4＞CO2＞NH3(间接)＞N2O,其中CH4贡献了 65％.堆肥排放NH3的815N在-21.8‰～-7.2‰,平均-11.6‰±1.2‰.本研究结果可为区域畜禽废弃物堆肥过程中温室气体排放的核算及大气氨溯源提供数据支持.