温州市森林生态系统碳储量研究

【目的】对浙江省温州市森林生态系统碳储量进行研究,摸清区域森林碳储量现状,为区域碳汇功能的评价提供基础数据。【方法】基于温州市2018年森林资源年度监测的马尾松林、其他松林、杉木林、柳杉林、柏木林、硬阔林、针叶混交林、阔叶混交林、针阔混交林、毛竹林等10种主要类型的森林资源监测数据,以及30个调查样地的实测数据,用平均生物量转换因子法计算不同森林类型的碳储量和碳密度,同时采用Pearson相关分析法对不同森林生态系统各组分之间有机碳储量进行相关性分析。【结果】2018年,温州市森林生态系统碳储量为81.70 Tg, 其中乔木层18.46 Tg,灌草层1.55 Tg,凋落物层1.02 Tg和土壤层60.67 Tg,分别占生态系统碳储量的22.60%、1.89%、1.25%和74.26%。温州市的森林生态系统碳密度为123.81 t/hm²,其中乔木层27.98 t/hm²,灌草层2.34 t/hm²,凋落物层1.54 t/hm²和土壤层91.95 t/hm²,土壤有机碳库为植被有机碳库的2.88倍。乔木层和土壤层有机碳储量是温州市森林生态系统的主要碳库,占全部森林生态系统有机碳储量的96.86%。乔木层碳密度最大的是柏木林,达到46.06 t/hm²;阔叶混交林碳密度最低,为20.50 t/hm²;土壤层中,碳密度最大的为柳杉林,达到136.97 t/hm²;最小的为其他松木林,为49.38 t/hm²。不同林分生态系统碳密度有一定差异,其中柳杉林碳密度最大(185.42 t/hm²),最低的是马尾松林(83.34 t/hm²)。各组分碳储量相关性分析表明,乔木层与凋落物层碳储量呈显著正相关关系(P<0.05),土壤层碳储量与森林生态系统碳储量呈极显著相关关系 (P<0.01),说明土壤层对整个生态系统碳储量的贡献最大。其他各组分之间相关关系均达不到显著水平。【结论】温州市森林生态系统碳密度略高于浙江省平均水平,但是低于全国平均水平,因此可以通过合理的森林经营管理措施提高森林碳密度。     

贵州西部光皮桦天然次生林碳素积累及分配特征

以贵州西部光皮桦天然次生林为对象,采用野外调查与实验室分析相结合的方法,对其碳素含量、碳密度及分配特征进行了研究。结果表明:光皮桦林生态系统碳素含量表现为乔木层(495.27 g/kg)>灌木层(487.10 g/kg)>草本层(456.57 g/kg)>枯落物层(431.57 g/kg)>0～80 cm的土壤层(36.31 g/kg),且差异极显著,植被层平均碳素含量为483.55 g/kg; 乔木不同器官碳素含量表现为干>枝>叶>根,且干和枝均表现为径阶越大,碳素含量越高; 灌、草层均表现为地上>地下,土壤碳素含量随土层深度的增加而减少。生态系统碳密度为224.67 t/hm²,表现为0～80 cm的土壤层(201.3 t/hm²)>乔木层(17.22 t/hm²)>灌木层(3.14 t/hm²)>枯落物层(2.49 t/hm²)>草本层(0.82 t/hm²),分别占生态系统碳密度的89.60%、7.53%、1.40%、1.11%和0.36%; 植被层碳密度为21.18 t/hm²,只占生态系统碳密度的9.29%; 土壤表层(0～20 cm)碳密度为76.7 t/hm²,占土壤层(0～80 cm)碳密度的38.08%,显著高于其他各层,有较强的表聚性。光皮桦天然次生林碳净固定量为3.58 t/(hm²·a),相当于固定13.12 t/(hm²·a)的CO₂,说明光皮桦天然次生林是大气CO₂重要的汇。     

湖南省能源消费碳足迹的动态演化与空间差异分析

 能源消费是诱发全球气候变化的主要因素之一,对能源消费引致的碳足迹及生态压力进行研究具有重要意义。应用能源消费碳足迹相关研究模型,计算得出2005-2010年湖南省能源消费的碳足迹、碳生态承载力和碳生态压力指数,在此基础上进行了湖南省能源消费碳足迹的动态演化与空间差异分析。研究结果表明：1）2005-2010年,湖南省能源消费碳足迹总体呈上升趋势,由2005年的2242.57 hm²上升至2010年的2835.23 hm²;2）2005-2010年,湖南省碳生态承载力变化较小,其生态承载力基本在1880 hm²左右;3）湖南省能源消费碳足迹生态环境压力的空间差异较大,其中高度生态承载区包括邵阳、永州、怀化、张家界与湘西5市州,中度生态环境压力区包括岳阳和衡阳2城市,轻度生态环境压力区包括长沙和益阳2城市,一般过渡区包括常德、郴州和株洲3城市,重度生态环境压力区包括娄底和湘潭2城市。     

基于碳汇木材复合经营目标的综合效益及影响因素分析

【目的】研究基于碳汇木材复合经营目标的最优森林管理,为提高森林综合效益提供理论依据。【方法】基于福建顺昌国有林场杉木和桉树经营成本数据,结合生长收获模型和碳储量模型,利用修正的Faustmann-Hartman模型,以社会效用最大的综合效益为决策目标,模拟分析营林成本、碳价格、木材价格和利率变动对杉木、桉树多效益经营下综合效益的影响。【结果】在当前营林成本和经营强度不变的情况下,多效益经营提升了综合效益,说明碳汇经营具有一定的投资效益。在营林成本变动(-40%~40%)范围内,随着营林成本的增加,杉木综合效益从40 402.33元/hm²下降到5 599.02元/hm²,桉树综合效益由51 521.61元/hm²下降到15 530.34元/hm²,两树种轮伐期均延长2 a。碳价格由0上升到500元/t时,杉木综合效益由21 423.52元/hm²上升到34 209.48元/hm²,最优轮伐期均为20 a;桉树综合效益从25 845.13元/hm²上升到92 644.11元/hm²,最优轮伐期由8 a下降至6 a。在木材价格变动(-20%~20%)范围内,随着木材价格的增加,杉木综合效益由4 545.44 元/hm²上升到41 117.14元/hm²,最优轮伐期缩短1 a;桉树综合效益由9 575.92元/hm²上升到56 470.14元/hm²,最优轮伐期缩短3 a;利率从1%上升到7%时,杉木综合效益由383 745.32元/hm²下降到890.14元/hm²,最优轮伐期缩短6 a;桉树综合效益由254 648.72元/hm²下降到16 728.99元/hm²,最优轮伐期缩短1 a。【结论】杉木、桉树的综合效益受碳价格和木材价格正向调节,受利率和营林成本的负向调节;杉木、桉树的综合效益对不同经济因素敏感性大小和顺序不同;在森林综合效益方面,桉树大于杉木,而在应对气候变化方面,杉木响应优于桉树。     

北京油松天然林和人工林乔木层生产力与气候因子的关系

以北京松山国家自然保护区内油松天然林和人工林为研究对象,根据冀北地区的油松生物量与胸径的关系,利用树木年轮宽度计算出过去33年中两种林分的生物量和生产力动态,并用当地的气候因子(温度与降雨)与生产力做相关分析,经多元逐步回归,得到了气候因子与生产力的回归方程。结果显示:①该地区油松天然林和人工林生物量分别从1980年的50.52 t/hm²和7.74 t/hm²增长到2013年的173.23 t/hm²和114.49 t/hm²,33 a中平均年净生产力分别为3.72 t/(hm²·a)和3.23 t/(hm²·a); ②气候分析表明两种林分乔木层生产力与气候因子均有密切关系:单月气候因子中上年8月温度、当年2月温度和当年6月降雨与油松天然林乔木层净生产力显著正相关; 当年5月降雨和当年1、2月温度与人工林显著正相关。研究表明,松山地区油松天然林乔木层生产力年际变化主要受5—7月降雨和年均气温的综合影响,人工林则更多受1—4月平均气温的影响。     

联合LiDAR和多光谱数据森林地上生物量反演研究

【目的】森林地上生物量的准确估测对于实时掌握全球碳储量变化及应对气候变化有着重要的意义。组合多种遥感数据特征优选,分类建模反演森林地上生物量,是提高森林地上生物量精度的有效方法。【方法】以根河市大兴安岭生态观测站寒温带天然林为研究对象,以机载激光雷达(LiDAR)、Landsat8 OLI两种遥感数据源结合55块地面调查数据,采用偏最小二乘算法优化筛选变量,再以线性多元逐步回归和快速迭代特征选择的最近邻算法(KNN-FIFS)构建模型,在两种数据源的不同组合方式下进行森林地上生物量反演。【结果】①基于线性多元逐步回归模型下的单一LiDAR数据反演精度决定系数(R²)为 0.76,均方根误差(RMSE)为 21.78 t/hm²;单一Landsat8 OLI数据的反演精度R²为 0.24,RMSE为39.27 t/hm²;LiDAR和Landsat8 OLI联合反演精度R² 为 0.84,RMSE为18.16 t/hm²;②基于KNN-FIFS模型下的单一LiDAR数据反演精度R²为 0.74,RMSE为23.83 t/hm²;单一Landsat8 OLI数据的反演精度R²为0.60,RMSE为 29.63 t/hm²;LiDAR和Landsat8 OLI联合反演精度R²为0.80,RMSE为21.15 t/hm²。【结论】①特征优选支持下的3种组合方式中,LiDAR和Landsat8 OLI两种数据的组合在两种模型中反演精度均最高,其中线性多元逐步回归模型的反演精度最高,说明LiDAR和Landsat8 OLI数据组合,激光雷达与光学数据优势特征互补,协同反演可有效提高森林地上生物量的反演精度;②单一数据源反演森林地上生物量精度中,LiDAR数据比Landsat8 OLI数据在两种模型反演精度中均较高,这与LiDAR数据空间分辨高、可获得垂直结构特征参数有关。     

资源型城市的土地利用变化及驱动力分析——以克拉玛依市为例

为了探究资源型城市克拉玛依市土地利用变化的情况和规律，基于土地利用数据以及自然和社会经济数据，通过土地利用结构变化的幅度、速度及土地利用程度变化3方面，分析该市2011—2018年土地利用特征，并基于主成分分析法分别从社会经济因素、自然因素和政策因素3个方面探究其驱动机制.结果表明：(1)2011—2018年克拉玛依市未利用地和林地面积大幅减少，其中，未利用地由130 526.63 hm²减少到129 852.83 hm²，林地由215 199.27 hm²减少到213 884.26 hm²；城镇村及工矿用地面积增幅最大，由70 462.99 hm²增加到73 371.93 hm².(2)研究期间克拉玛依市土地综合指数呈缓慢增长趋势，由207.92增加到209.20，土地利用程度整体处于中等偏上水平，土地利用状态由快速发展进入了缓慢增长的调整期.(3)社会经济驱动力是研究区土地利用变化的主要因素，尤其是人口变化和经济快速发展两方面，而自然因素和政策因素的影...     

长白落叶松人工林多目标经营模式研究

【目的】我国林业目前处于提高森林资源质量和转变发展方式的关键阶段,林分水平的经营决策对科学制订森林经营规程、提高森林质量具有重要意义。利用模拟-优化系统,探究不同林分条件下的最佳经营模式,可为提高黄花落叶松(Larix olgensis)(俗名长白落叶松)人工林多目标经营水平提供理论基础和实施方案。【方法】以标准长白落叶松人工幼龄林为研究对象,利用多属性效用函数和妥协性分析构建包括净现值、大径材产量和林木碳储量的多目标经营模型,链接林分生长模型与粒子群优化算法,优化不同经营方程并提出经营模式。【结果】在不同造林密度(2 500和3 300株/hm²)及不同地位指数(16～22 m)下两种多目标方程(MOF₁和MOF₂)估算的林分主伐年龄为54～96 a,净现值为38 047.8～109 194.9元/hm²,大径材年均产量为1.8～4.4 m³/(hm²·a),轮伐期内年均林木碳储量为59.7～103.1 t/(hm²·a)。随着林木...     

吉林蛟河不同演替阶段针阔混交林 凋落物持水特性研究

凋落物层是森林土壤不可缺少的保护层,在森林水土保持及水源涵养中起着不可替代的作用。为探究中国东北东部山地不同演替阶段针阔混交林凋落物持水特性的变化规律,以及持水特性与演替阶段之间的关系,以吉林省蛟河市林业实验区管理局林场不同演替阶段针阔混交林凋落物为研究对象,分别在中龄林、近熟林和成熟林固定监测样地中采用蛇形取样法均匀地选择5个边长为20 cm的正方形样方,并将每个样方内的未分解层和半分解层的凋落物取回实验室进行持水特性分析。采用室内浸水法计算凋落物的蓄积量、持水量、持水率以及凋落物的有效拦蓄量,并结合野外观测数据分析林下凋落物的持水特性与演替阶段之间的关系。结果表明:不同演替阶段凋落物的总蓄积量为成熟林(7.26 t/hm²)>近熟林(4.56 t/hm²)>中龄林(3.68 t/hm²),持水量大小为成熟林(21.23 t/hm²)<近熟林(35.24 t/hm²)<中龄林(47.71 t/hm²),持水率大小为成熟林(844.72%)>近熟林(742.58%)>中龄林(592.02%),有效拦蓄量为成熟林(31.32 t/hm²)>近熟林(20.52 t/hm²)>中龄林(11.98 t/hm²)。林分各演替阶段不同分解程度的凋落物持水量与持水率均随着浸水时间的增加呈对数关系增长,吸水速率则随浸水时间的增加呈幂指数关系下降。研究表明,成熟林的持水性能最强,近熟林、中龄林持水性能依次减弱。不同演替阶段林分最大持水量、最大持水率与蓄积量大小排序一致,表明持水量、持水率与蓄积量有很强的相关关系,蓄积量越大,凋落物持水量、持水率越高,森林凋落物持水能力越强。     

安太堡露天煤矿刺槐人工林乔木层碳密度动态特征

刺槐人工林在水土保持与生态修复中发挥着重要作用,为探明其乔木层碳密度变化规律,文章对安太堡露天煤矿复垦区3种刺槐人工林乔木层结构进行了调查,并分析其碳密度,结果显示:刺槐+油松林乔木层碳密度最高,年均增加1.849 t·hm^-2,其次为刺槐+榆+臭椿林,年均增加0.773 t·hm^-2,刺槐纯林碳密度最低,年均增加0.674t·hm²。刺槐人工林乔木层碳密度增加明显,但总体树高增长缓慢。这表明针阔混交模式最佳,阔叶混交林优于阔叶纯林模式,刺槐人工林已由中龄林阶段逐渐进入成熟林阶段。     

土地利用变化碳排放效应研究 — —以重庆市为例(三峡地区资源环境生态研究)

土地利用方式是影响碳排放的主要原因,低碳排放已成为土地利用调控的新课题。为了分析不同土地利用方式的碳排放效应,本文以重庆市为例,分析直辖以来重庆市主要土地利用方式的碳排放,并对重庆市的碳排放进行预测。结果表明,1997-2008年,由于土地利用的变化,重庆市碳排放从1 158.29万t增加到2 892.75万t,其中建设用地和耕地是主要碳源,建设用地年碳排放达1 214.92～2 987.29万t,排放强度为2.49～5.04 kg/(m2a),耕地年碳排放从126.3万t降为111.13万t;林地为主要的碳汇,由于林地面积持续扩大,林地的年碳吸收量由182.43万t增加到205.17万t。对重庆市2020年土地利用规划下的碳排放预测结果显示,2020年重庆市单位GDP碳排放比2005年减少43.99%,但碳排放总量显著增加,为10 381.19万t,因此面临的减碳任务非常严峻。     

资源循环助推碳中和的路径

 再生资源的循环利用是实现可持续发展和碳中和目标的强大支撑。为了定量评估再生资源循环利用的碳减排潜力，基于物质流分析和生命周期评价方法，核算了大宗物质资源，主要包括水泥、沙子、碎石、砖块、石灰、玻璃、橡胶、木材、塑料、沥青、钢铁、铝和铜等的循环利用潜力，特别对“高耗能、高排放、高产量”的钢铁和水泥行业的碳减排路径和碳中和潜力进行了梳理和分析。测算结果表明，大宗物质资源的需求量将在2022—2025年达峰后持续减少，2030年后物质资源报废量将逐年增加，并于2060年达到约54.6亿t/a，建筑垃圾的比例高达90%且集中在东南沿海省份； 2019—2060年，大宗物质资源需求量的减少导致了碳排放的持续降低，若协同资源高效循环策略，2060年碳排放量将下降至4.3亿t/a，比2018年排放水平低77%。其中，废金属尤其是废钢铁的循环利用碳减排潜力最大，若在2060年将废钢铁的循环利用率提高至90%以上，碳减排量将达到4.4亿t/a，比2018年碳排放量降低90%。相比之下，水泥由于回收处理技术和产品回收价值的限制，仅能通过提高资源使用效率和延长产品使用寿命等策略达到碳减排效果。最后，阐述了“十四五”时期作为推动再生资源循环利用的关键期和窗口期需要部署的资源循环政策、模式和技术等，为助力碳中和目标的实现提供重要支撑。     

高等院校碳排放核算与碳中和路径探析

高等院校包括大学、学院和科研院所作为重要社会单元，能源资源消耗水平远高于社会平均水平，研究高校碳排放核算及碳中和路径，助力校园率先实现碳中和，可以为国家“双碳”目标的实现提供科技支撑。基于国外高等院校碳排放与碳中和相关研究，指出高等院校碳排放主要包括3个范围。根据温室气体核算体系（Greenhouse Gas Protocol）提出的3个范围碳排放的核算方法和标准，通过梳理国内外高校及相关行业碳排放研究现状，归纳总结碳排放核算方案，并针对性地探讨提出相应的碳中和路径框架。高校碳排放核算和碳中和方案框架的建立不仅能够为国内高校实现碳中和提供路径借鉴，而且可以为各地区、各行业降低碳排放、实现碳中和提供理论依据和方法参考，对于推动高校在碳中和科技创新中所承担的特殊使命具有重要的指导意义。     

湖北省恩施州化石能源消费与森林固碳效应分析

基于湖北省恩施州能源消费与森林调查资料分析估算化石能源燃烧过程中CO2排放量与森林碳储量的变化情况,研究结果表明,恩施州森林资源碳储量近年来持续增长,年均吸收固定CO2约247．04万t,而2006年恩施州化石能源消费过程中CO2排放量为162．11万t。分析表明恩施州森林资源正在发挥着积极的碳汇作用,维持区域CO2排放量和吸收量的平衡。     

本国生态足迹指标的构建及其实证研究

基于生态足迹方法,提出并构建了度量国家环境压力总量的本国生态足迹指标,应用该指标对我国1961年~2003年的本国生态足迹、环境承载面积及本国生态赤字进行了计算,分析了中国环境压力的历史轨迹、发展趋势及其构成和主要矛盾,探讨了它们与经济发展的关系.结果表明我国的生态系统从20世纪70年代初就一直处于超载状态,本国生态足迹已达28亿多公顷.这表明我国经济的快速发展和工业化进程是以本国生态资源的大量消耗为基础的;而能源和农业问题是中国可持续发展需要解决的首要问题.     

重庆市土地利用碳排放空间关联分析

以重庆市38个区县作为研究对象,采用碳排放计算模型和空间自相关模型,对各区县的土地利用碳排放进行时空分析和空间自相关分析,结果表明:1998—2008年,重庆市的碳排放总量呈上升趋势,建设用地和林地分别是碳源和碳汇的主要来源.重庆市的土地利用碳排放总量和碳排放强度均存在明显的正相关性,局部空间自相关形成了以主城核心区为主的高高集聚区和以渝东北、渝东南为主的低低集聚区,以主城周边为主的低高集聚区的空间格局.     

基于粮食生命周期碳核算的粮食安全影响研究进展

基于粮食生命周期的碳核算可找出碳排放较高的活动,有利于碳中和目标下的粮食安全.本文综述了粮食种植阶段及副产物资源化利用阶段的粮食全生命周期碳核算研究进展,并提出了不同阶段的碳减排措施.稻田CH₄与旱地N₂O是种植阶段直接碳排放的主要来源,间接碳排放主要来自氮肥施用,土地利用变化是影响种植阶段粮食安全的另一因素.未来应提高氮肥利用率,合理规划城市建设,建立粮食-林地协同发展的碳核算系统,发展非粮燃料乙醇.能源政策下乙醇副产物生产饲料可降低饲料行业对粮食的需求,粪便还田可减少工业化肥使用,提高土壤质量.未来应继续从碳足迹角度探究乙醇副产物资源化利用对粮食安全的影响,开展作物不同生长期的碳核算研究,帮助建立粮食全生命周期内更细化时间尺度上低碳高产的粮食安全模式,保障粮食安全稳定格局.      

区域碳排放的产业部门关联机制

以吉林省为例，基于环境扩展投入产出与生态网络分析方法，建立了吉林省2002、2017年区域碳代谢系统网络模型，探究东北老工业基地振兴计划实施下产业部门间的碳排放流动过程，解析碳排放的产业部门关联机制．结果表明:1）研究期间，吉林省的碳排放量大幅增长，从2002年的2.54×104 万t增加到2017年的4.36×104 万t,其中间接碳排放是吉林省碳排放的主要方式．2）与能源和资源供给相关的部门是系统中重要的控制部门，优势制造业及服务业部门是系统中主要的汇集部门．随着东北振兴对技术密集型产业发展的需求，技术密集型产业在系统中的作用越来越重要．3）系统以限制/掠夺关系为主导，研究期间竞争关系数量下降9.25%，共生关系数量上升6.61%．4）系统冗余度增加，效率降低，稳健性指数从0.32下降到0.31，表明系统处于不可持续发展状态．      

生命周期视角下城市碳足迹核算及实现碳中和的路径建议

基于生命周期视角构建了城市碳足迹核算框架及方法学模型,系统地核算及追溯了碳排放在开放的城市“自然-经济-社会复合生态系统”中的足迹,主要涵盖城市地域边界内的直接生产碳排放以及跨境间接碳排放（主要包括城市所需的关键支撑物质、排放的主要废弃物,以及跨境交通分别在上游、下游产生的间接碳排放）,并选取深圳市作为案例进行分析．结果表明,2015年深圳市碳足迹总量为6566.19万t CO_2e,具体为:1）城市内主要产业部门及居民消费的能源活动及非能源活动引起的直接碳排放量（Scope 1）为3282.38万t CO_2e,占深圳市碳足迹总量的49.99%,其中工业能源部门占比最大,为36.95%;2）城市外调电力消费引起的间接碳排放（Scope 2）占城市碳足迹总量的18.89%;3）跨境运输、关键支撑物质的上游产业链以及废弃物在下游处理过程中隐含的间接碳排放（Scope 3）占城市碳足迹总量的31.12%,其中5.37%来自跨境交通,22.26%来自主要物质上游供应链,3.49%来自下游废弃物处理．由此可知,2015年深圳市在城市上下游跨边界的间接碳排放量与城市内部的直接排放量相当,不容忽视．研究结果可为厘清城市自身碳排放现状及应对碳中和战略提供政策建议及管理启示．      

碳汇产品价值实现机制与路径

 碳汇产品价值实现是生态产品价值实现的重要组成部分，是实现“两山”转化的重要途径，也是实现碳中和目标的重要内容。分析了碳汇产品价值实现面临的关键问题，提出积极推动碳汇产品纳入碳市场、开展碳汇产品价值实现的市场机制创新、完善碳汇产品方法体系、健全碳汇调查监测技术方法、加强碳汇发展保障能力建设，是推动碳汇产品价值实现的重点方向。