Analysis of carbon isotope in phytoliths from C3 and C4 plants and modern soils

The analysis of carbon isotope in phytoliths from modern plants and surface soils in China shows that the values of carbon isotope are consistent with those from C3 and C4 plants,and the processes of photosynthesis of the original plants can be clearly identified by carbon isotope in phytoliths.The value of carbon isotope varied from -23.8‰ to -28‰,with the maximum distributed in the latitude zone from 34° N to 40° N in North China and East China areas,and the minimum in the Northeast China and South China regions.The values of carbon of phytoliths tend to increase from low to high and then reduce to low value again as the latitude increases.In the same latitude zone,the carbon isotope in phytoliths from grassland soil under the trees is obviously lower than that from grassland soil without any trees with the difference of 1‰-2‰.     

基于森林资源清查的江西省森林碳储量及固碳潜力研究

【目的】根据江西省森林资源清查数据,分别估算不同森林类型的生物量碳库及其变化,并估算森林植被的固碳潜力,为森林资源的科学管理提供理论依据。【方法】基于江西省1988—2011年森林资源清查统计数据,采用生物量换算因子连续函数法和平均生物量法,计算江西省森林植被的碳储量变化、碳密度及固碳潜力。【结果】1998—2011年江西省森林碳储量呈增长趋势,从81.38 Tg增长至188.52 Tg,年平均增长率达到3.7%; 江西省森林碳密度远低于全国平均水平,不同起源和植被类型的碳密度有较大差异,天然林的碳密度比人工林的高; 江西省森林植被碳汇潜力巨大,通过林业生长和再造林,固碳量可达191.48 Tg。【结论】江西省森林面积及碳储量呈较快增长趋势,但与全国平均水平比较,碳密度仍处于较低水平,主要原因在于江西省森林以幼龄林为主,这也预示随着后续的植树造林和森林生长,江西省的森林碳汇潜力较大。     

小麦秸秆还田对华北高产粮区碳截留的作用

根据公开发表的文献资料中的数据,从秸秆还田对土壤有机碳的增加、对生物量碳的增加和秸秆还田减少化学N、P、K肥料的使用可减排碳三个方面,定量研究了华北平原冬小麦-玉米轮作区秸秆还田对农田生态系统碳截留的作用。结果表明,在高产粮区,若小麦秸秆全部还田,可以增加土壤有机碳690 kg C.hm-1.year-1;增加生物量碳580 kg C.hm-1.year-1;因增加土壤N、P、K含量少施化肥减排碳40 kg C.hm-1.year-1;合计大约可以增加1310 kg C.hm-1.year-1的碳截留。     

Biogeochemical sequestration of carbon within phytoliths of wetland plants: A case study of Xixi wetland, China

As an important long-term terrestrial carbon sequestration mechanism, biogeochemical sequestration of carbon within phytoliths may play a significant role in the global carbon cycle and climate change. The aim of this study is to explore the potential of carbon bio-sequestration within phytoliths produced by wetland plants. The results show that the occluded carbon content of phytoliths in wetland plants ranges from 0.49% to 3.97%, with a CV (coefficient of variation) value of 810%. The data also indicate that the phytolith-occluded carbon (PhytOC) content of biomass for wetland plants depends not only on the phytolith content of biomass, but also the efficiency of carbon occlusion within phytoliths during plant growth in herb-dominated fens. The fluxes of carbon bio-sequestration within phytoliths of herb-dominated fen plants range from 0.003 to 0.077 t CO2 equivalents t-e-CO2ha-1a-1 . In China, 0.04×106 to 1.05×106t CO2 equivalents per year may be sequestrated in phytoliths of herbaceous-dominated fen plants. Globally, taking a fen area of 1.48×108 ha and the largest phytolith carbon biosequestration flux (0.077 t-e-CO 2 ha-1a-1 ) for herb-dominated fen plants, about 1.14×10 7 t CO 2 equivalents per year would have been sequestrated in phytoliths of fen plants. If other wetland plants have similar PhytOC production flux with herb-dominated fen plants (0.077 t-e-CO2ha-1a-1 ), about 4.39×10 7 t-e-CO2a-1 may be sequestrated in the phytoliths of world wetland plants. The data indicate that the management of wetland ecosystems (e.g. selection of plant species) to maximize the production of PhytOC have the potential to bio-sequestrate considerable quantities of atmospheric CO2 .     

Perspectives on studies on soil carbon stocks and the carbon sequestration potential of China

Soil carbon stocks and sequestration have been given a lot of attention recently in the study of terrestrial ecosystems and global climate change.This review focuses on the progress made on the estimation of the soil carbon stocks of China,and the characterization of carbon dynamics of croplands with regard to climate change,and addresses issues on the mineralization of soil organic carbon in relation to greenhouse gas emissions.By integrating existing research data,China's total soil organic carbon(SOC) st...     

中国主要树种人工乔木林碳储量测算及固碳潜力分析

【目的】森林碳储量在陆地生态系统碳库中占主体地位,通过确定人工乔木林碳密度和植被固碳增值碳储量,预测人工乔木林碳汇潜力,为改善人工乔木林的林龄和树种结构、提高森林可持续经营水平,进而为提高人工乔木林单位面积蓄积量提供科学依据,助力我国实现增汇减排的目标。【方法】比较分析我国第8次(2009—2013)和第9次(2014—2018年)森林资源清查中各优势树种人工林的面积和蓄积量数据,采用联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)材积源-生物量法(volume-biomass methods)分别估算并对比我国6种主要树种人工乔木林的碳储量和碳密度,分析人工乔木林碳储量和碳密度在两次森林资源清查期间增值部分的碳贡献率,综合评价我国不同林龄结构人工乔木林的固碳功能;采用拟合的单位面积蓄积-林龄的Logistic回归生长方程,结合IPCC材积源-生物量法,预测不同龄级各优势树种的蓄积量,估算我国现有人工乔木林未来15年及至2035年的碳汇增值潜力。【结果】两次森林资源清查期间,我国主要人工乔木林总碳储量增加了498.81 Tg,年均增加量99.76 Tg。第9次资源清查结束时,6个主要树种不同林龄(组)人工乔木林的碳储量由大到小依次为过熟林(439.19 Tg)>成熟林(426.43 Tg)>近熟林(359.75 Tg)>中龄林(292.34 Tg)>幼龄林(105.15 Tg),分别占人工乔木林总碳储量的27.07%、26.28%、22.17%、18.02%和6.47%;不同龄组的碳密度从小到大依次为过熟林(59.17 Mg/hm²)<幼龄林(169.12 Mg/hm²)<成熟林(178.13 Mg/hm²)<近熟林(190.38 Mg/hm²)<中龄林(348.09 Mg/hm²)。到2035年,我国主要树种人工乔木林碳储量和平均碳密度将分别达到1 716.27 Tg和36.51 Mg/hm²,与2015年相比分别增加92.92%和93.17%。【结论】两次森林资源清算结果相比,6种主要树种人工乔木林的碳储量均有显著增加,随着林分的不断成熟,碳储量呈现出线性正向增加的趋势,而碳密度受蓄积量与面积比的影响其增幅各不相同;至2035年人工乔木林碳储量约占乔木林总碳储量的20%,可以预见中国人工乔木林碳储量有很大的增加潜力。     

Response of phytoliths in Leymus chinensis to the simulation of elevated global CO2 concentrations in Songnen Grassland, China

Measuring the response of terrestrial ecosystems to elevated CO₂ concentrations is very important for understanding the effects of global change. In this study, OTC (open top chambers) were used to simulate elevated CO₂ concentrations in the Songnen Grassland. As well, phytoliths in Leymus chinensis were extracted to study the relationships between phytoliths and CO₂ concentration. The results show the rondel is abundant in Leymus chinensis, while the trapeziform polylobate is rare. When phytolith production is increased, the rondel phytoliths grow bigger and the proportions of the different phytolith types changes under high CO2 con-centration. These types include elongate hollow, acicular hair cell, square and laminate and are only observed in samples grown under high CO₂ concentrations. All this evidence demonstrates that phytoliths in Leymus chinensis are sensitive to CO₂ concentration, and indicate that phytolith analysis may have potential use in the study of global change, identifying different ecotypes of Leymus chinensis and for the reconstruction of paleoatmospheric CO₂ concentrations.     

农田土壤固碳及其影响因子研究进展

固碳过程对于改善土壤质量、维持农田生态系统、保障全球粮食安全、缓解气候变化趋势等至关重要。本文介绍了农田土壤的生物与非生物固碳过程,阐述了土壤质地、水热变化、全球变暖和人为因素对农田土壤固碳过程的影响。总结了目前较受重视的一些农田固碳措施（施肥、灌溉、秸秆还田、生物炭质施入等）及其对农田土壤固碳能力的改善和应用中存在的问题,并对今后的相关研究作出展望。     

基于坡度视角的黄土高原退耕还林(草)工程碳汇效应分析

【目的】探究退耕还林(草)背景下黄土高原不同坡度退耕地的固碳效应及存在的差异,根据不同坡度碳储量的变化优化新一轮退耕还林工程。【方法】基于2000—2020年黄土高原固碳数据和2000—2015年土地利用数据,运用GIS空间分析法,分析了近20年黄土高原固碳量的时空变化,以及不同坡度退耕地的碳汇效应。【结果】2000—2020年黄土高原固碳量前期增幅较大,后期增幅较平缓,固碳量变化与森林覆盖面的走向基本一致,呈现南高北低的现象;2000—2015年黄土高原土地利用结构发生明显改变,耕地显著减少,林、草地覆盖率增长至56.42%,且各土地利用类型单位面积固碳量呈增加态势,林地单位面积上固碳量最多;此外,坡度15°～25°林地单位面积上固碳量最大,约716.93 g/m²,8°～15°草地的单位面积固碳量最大,约748.65 g/m²。【结论】黄土高原退耕还林还草工程带来了巨大的碳汇效应,不同坡度林、草地的固碳能力存在明显差异,缓坡度地带草地固碳能力最强,中高坡度地带林地固碳能力最强。     

林木根源有机C对大气CO2浓度升高的响应

林木根源有机C包括根系通过根枯落物、根系(根共生菌丝)分泌物和根共生菌周转3条途径向土壤输入的有机C.它是森林生态系统中一个重要的、潜在的C汇.综述了根源有机C与其微生物对CO2浓度升高的响应.虽然对根系寿命的变化尚不清楚,但CO2浓度升高将导致根系生物量、生产量、死亡量和分泌物的增加;同时,CO2升高亦促使根共生菌生物量的增加而增加了共生菌的C归还潜力,表明CO2升高使根源有机C的输入增加了.CO2浓度升高情况下,根系化学性质(根N浓度降低)和形态特征(根直径增加)的这些变化均有利于增加土壤C的吸存;而根分布深度的降低则对土壤C吸存不利;CO2浓度升高对根分泌物和根共生菌质量的影响研究则极少.CO2浓度升高下土壤微生物活性和群落组成的变化存在较大的不确定性.目前CO2浓度升高下林木根源有机C对森林长期C吸存的贡献仍很不清楚.     

Phytolith carbon sequestration in bamboos of different ecotypes: a case study in China

Occlusion of carbon （C） within phytoliths （PhytOC） is becoming one of the most promising terrestrial C sequestration mechanisms. This study explored the production of PhytOC within 35 bamboo species belonging to three ecotypes using methods of microwave digestion. The aim of this study is to explore the present and potential C sequestration rate within phytoliths of bamboo species from three ecotypes. PhytOC content in bamboos of three ecotypes ranges from 0.07 % to 0.42 %. The mean PhytOC production flux decreases as： clustered bamboo （0.050 ± 0.016 t CO2 ha^-1 a^-1） ≈ mixed bamboo （0.049 ± 0.016 t CO2 ha^-1 a^-l） 〉 scattered bamboo （0.038 ± 0.020 t CO2 ha^-1 a^-1）. The phytolith carbon sequestration in Chinese bamboo is estimated to be 0.293±0.127 Tg （1 Tg = 1012 g） CO2 a^-1; approximately 75 %, 3 %, and 22 % of which is contributed from scattered, mixed and clustered bamboo, respectively. Taking the PhytOC production flux of 0.18 ± 0.12 t CO2 ha^-1 a^-1 and current annual area increasing rate of 3 %, global bamboo phytoliths would sequester 11.9 ± 7.9 Tg CO2 a^-1 by 2050. Consequently, bamboo forests have significant potential to mitigate the increasing concentration of atmospheric CO2 by maximizing PhytOC production flux and expanding bamboos.     

Climate indexes of phytoliths from Homo erectus'''' cave deposits in Nanjing

Many related papers have been published since the first report on the discovery of Nanjing hominid crania by Mu et al.[1]. Mu et al.[1], Xu et al.[2—4], the Tangshan Ar-chaeological Team[5] and Dong[6] have successively stud-ied the Nanjing Homo erectus?symbiotic faunas. Mu et al. and Xu et al. considered that the nature of the fauna in the Tangshan area belongs to the Oriental Realm,and this region was usually occupied by Ailuropoda-Tapirus fauna in the Pleistocene. However, the typica…     

杉木多代连栽地营造杉阔混交林碳库与碳吸存

对杉木多代连栽地营造的杉木火力楠混交林和杉木多代萌芽林(杉木纯林)两种模式碳贮量和碳吸存的差异作比较研究,结果表明,混交林碳库总量为133.845 t.hm-2,比纯林增加了6.54%,其中活植物体部分碳库和土壤碳库分别为78.919 t.hm-2和54.926 t.hm-2,分别占碳库总量的58.96%和39.78%.混交林乔木层10~11年碳净固定量为10.686 t.hm-2,折算成CO2为39.182 t.hm-2,是纯林的1.11倍.因此,与多代连栽杉木林对比,营造杉阔混交林有利于提高生产力,培肥地力,增强生态系统碳吸存能力.     

屋顶绿地碳固定潜力的研究

屋顶绿化因为能减轻城市内涝、热岛效应和空气污染等一系列城市化带来的负面影响,在很多国家和地区已经得到推广和应用。通过野外调查对10个用草坪草建植的简单式屋顶绿地的碳固定潜力进行评价,并探讨影响其碳固定能力的各种因子。同化箱试验的结果表明,屋顶绿地在白天可以通过吸收和固定CO2,降低其周围空气中的CO2含量。在多云清冷的上午,由朝鲜结缕草或狗牙根为主建植而成的屋顶植被在1 h内吸收的CO2可达0.46 g·m-2,在5 min内同化箱里CO2体积分数的降低幅度可达42%(162×10-6);地上部分碳储量试验的结果表明,以草坪草为主建成的屋顶绿地植被的地上部平均固定的有机碳为92.55 g/m2。故屋顶绿地是城市内小型碳库,具有一定的固碳作用。同时,基质厚度与草坪草地上部分的有机碳含量呈显著的正相关,也说明基质厚度可能是影响屋顶绿地碳固定潜力的重要因素。     

再生骨料碳化改性及其减碳贡献分析

利用再生骨料与二氧化碳的碳化反应,可以提升再生骨料的性能,同时固定二氧化碳。阐明了水泥基材料固碳对于碳中和的重要性,总结了再生骨料碳化改性原理。基于菲克定律建立了混凝土服役、拆除后生产再生骨料贮存、再生骨料再利用三阶段固碳模型,并进行了案例分析。基于再生骨料不同的碳化处理方式建立了再生骨料碳化减碳贡献模型,并针对2020~2060年内我国预计产生的再生骨料量,核算了不同固碳方式的减碳效果,结果表明加速碳化方法可释放再生骨料巨大的减碳潜能,是实现再生骨料快速减碳,助力碳中和的重要举措。     

重庆市森林植被碳储量及其地理分布格局

根据重庆市2002年森林资源二类调查资料和重庆市2008年森林工程总体规划,估测出了重庆市森林植被的碳储量和碳汇量,并分析其地理分布情况和市域内不同林分的碳汇能力,对重庆市森林工程的碳汇潜力进行了预测.结果表明:重庆市(2002年)森林植被碳储量约为4 729万t,每年固定约397万t碳,折合1 454万t二氧化碳;重庆市东部地区的碳储量普遍高于西部地区,在各区县中碳储量排在前五位的分别是城口、巫溪、酉阳、石柱、奉节;重庆市域不同林分中,以马尾松的碳汇量最大,占重庆市总碳汇量的60%,其次是栎类,冷杉最少;重庆市森林工程造林成林后的森林碳汇价值高达36.65亿元/年,具有很大的碳汇潜力.     

留杉栽阔经营模式C库及其分配

比较了多代杉木萌芽林强度间伐并补栽细柄阿丁枫(留杉栽阔)和保留杉木多代萌芽林(对照纯林)两种模式C贮量的差异,结果表明,留杉栽阔模式C库总量为163.25 t/hm2,比纯林模式C贮量(139.38 t/hm2)增加了17.13%.土壤层C贮量在整个生态系统C贮量中所占比例最大,留杉栽阔中的土壤C贮量比杉木纯林有了明显的增加(27.73%);另外,留杉栽阔后乔木层C贮量也有所提高,从杉木纯林的64.73 t/hm2增加到留杉栽阔后的68.99 t/hm2.因此可以看出,留杉栽阔经营模式可以增加杉木林生态系统的C吸存能力.     

基于贝叶斯网络的林业碳汇项目风险评价

【目的】发展林业碳汇是应对气候变化的重要途径,随着我国碳交易市场的逐步建立与完善,林业碳汇项目开发受到广泛关注,发展前景良好,但也面临诸多不确定性与风险。基于贝叶斯网络原理,对林业碳汇项目进行系统风险评价,为项目风险管理提供参考。【方法】以中国核证自愿减排(China certified emission reduction,CCER)林业碳汇项目为研究对象,利用多领域林业碳汇专家知识,通过确定网络结构与计算风险参数,构建基于贝叶斯网络的林业碳汇项目风险评价模型。结合专家访谈和实地调研信息,确定林业碳汇项目风险清单,并在此基础上确定风险贝叶斯网络结构;根据专家对各类风险因子发生概率及影响大小的打分,利用熵权法计算风险因子权重,以此获得每位专家对于风险源及总风险的评价结果,得到贝叶斯网络运行的全部参数。利用构建的风险评价模型,测度CCER林业碳汇项目整体风险水平并判断各类风险的主要风险因子;考虑不同类型CCER林业碳汇项目的特征差异,对该风险评价模型进行适应性调整,纳入项目类型节点,通过贝叶斯网络的节点概率模拟功能,计算4类CCER林业碳汇项目的风险值,比较不同类型CCER林业碳汇项目的风险差异。【结果】①CCER林业碳汇项目整体风险值为1.932,四大类风险的风险水平由高到低分别为政策风险、市场风险、技术风险和自然风险,风险值分别为2.150、2.022、1.925、1.546;②CCER林业碳汇项目中政策风险的主要风险因子为林业碳汇交易规则变化、国家减排政策变化;市场风险的主要风险因子为劳动力价格上涨、土地租金上涨;技术风险的主要风险因子为项目未能获得签发、项目未能获得备案;自然风险的主要风险因子为病虫害、森林火灾;③不同类型CCER林业碳汇项目风险水平由高到低分别为碳汇造林项目、竹子造林项目、森林经营项目、竹林经营项目,风险值分别为2.221、2.121、1.954、1.705。【结论】贝叶斯网络能够综合考虑风险水平及风险影响关系两方面信息,在项目风险评价方面具有一定优势。当前条件下CCER林业碳汇项目风险水平中等,政策风险与市场风险相对较高,企业主体参与林业碳汇项目投资决策时,应密切关注碳汇市场相关政策变化,对项目风险进行科学评估;有关部门应注重降低政策不确定性引发的系统性风险,并提高碳汇市场的稳定性与活跃性;简化林业碳汇项目开发程序,以降低项目开发的交易成本。