耕地质量与农田固碳能力协同提升途径

为了探索河南省2个典型区耕地质量及其评价因素与农田生态系统碳汇能力的关系,揭示耕地质量评价指标对农田生态系统固碳能力的影响程度和机理,采用相关分析和情景模拟法,分析各耕地质量评价指标与农田生态系统碳存储能力的相关性大小,以及耕地质量评价指标改变后引起的农田固碳能力变化幅度。结果表明,研究区农田生态系统总体表现为碳汇。两区耕地碳存储能力与耕地质量之间均存在显著线性相关性,豫东平原区耕地质量改变会引起其固碳能力更大幅度的改变;豫东平原区和燕山太行山山前平原区耕地质量等别分别为7.91、8.96等时,耕地碳吸收和碳排放达到平衡,等别优于平衡点时,耕地碳吸收量大于碳排放量,表现为碳汇,反之为碳源。两区多个耕地质量评价因素与农田固碳能力间存在显著相关关系,多个与农田固碳能力显著相关的耕地质量评价指标对耕地质量及其固碳能力均有较大影响,具体指标及影响程度既有相似之处,又有显著差别;通过情景模拟对豫东平原区耕地质量和固碳能力影响显著的指标,依次为反映作物产量水平的利用系数、灌溉保证率、排水条件,而燕山太行山山前平原区则依次为灌溉保证率、利用系数、地形坡度。因此,可以通过采取耕地质量建设措施实现耕地质量和农田生态系统固碳能力的共同提升,燕山太行山山前平原区耕地质量建设工程的重点方向应依次为农田灌溉工程、作物产量提升工程、土地平整工程;豫东平原区则依次为作物产量提升工程、农田灌溉工程、农田排水工程。对确保粮食安全前提下实现碳中和途径进行有益探索,进而为碳中和背景下农田建设工作提供技术参考。

城市公园常见植物固碳能力评估

为探究杭州市常见植物在四季生长过程中的固碳能力,以杭州西湖风景名胜区典型的50种植物为研究对象,结合便携式光合仪和植物冠层分析仪创新研究方法,分别测算植物四季的光合速率及叶面积,以评估其固碳能力。结果表明:广玉兰固碳能力最强,樟、三球悬铃木等较强,火棘、绣球、金丝桃较弱;乔木固碳能力强于灌木,常绿乔木固碳能力最强;不同季节植物固碳能力为:夏季>秋季>春季>冬季。因此,在植物群落设计时,应加强高固碳能力植物的应用,增加常绿乔木的比例,最大程度提升植物景观美学价值和生态效益。

云南省植被固碳能力与产水、土壤保持服务冷热点识别

本文以云南省作为研究区域,评估植被生态系统的固碳能力与典型生态系统服务,并通过空间冷热点分析识别出固碳能力与典型生态系统服务的综合空间冷热点区域,结果表明:(1)2000~2020年,云南西双版纳地区的固碳能力最大,最大值分别为590.02和591.15gC/m^(2);固碳能力变化方面,迪庆、昭通、怒江、德宏以及临沧的固碳能力增加,占云南省地级市总数的37.5%;其余地区固碳能力呈下降趋势.整体来看,云南省植被生态系统固碳能力整体呈下降趋势.(2)2000~2020年,云南省产水服务能力最大值为2215.84和2045.83mm,产水服务总量变化总体呈下降趋势;2000~2020年,云南省土壤保持服务能力总体呈增加趋势,仅有德宏土壤保持服务总量呈降低趋势,占云南省地级市总数的6.25%;昆明、迪庆、怒江等其他地区的土壤保持服务能力为增加趋势.(3)2000~2020年,云南省植被固碳能力-产水服务-土壤保持三项服务的综合空间热点布局变化较小,冷点布局变化较大.综合空间的热点区域(99%可信度、95%可信度、90%可信度)主要分布于西双版纳、普洱、临沧、德宏等地区,其中,极热点区域(99%可信度)在西双版纳分布最为明显.研究结果可为固碳能力与生态系统服务空间格局优化提供参考.

两种造礁石珊瑚固碳能力初步研究

珊瑚礁是海洋中生产力水平最高的生态系统之一,其碳循环受珊瑚光合作用、呼吸作用和钙化作用三大代谢过程的共同调节,过程十分复杂。为探明珊瑚固碳能力,明确其在光照和黑暗下固碳能力的变化过程,本研究以取自三亚蜈支洲岛健康风信子鹿角珊瑚(Acropora hyacinthus)和丛生盔形珊瑚(Galaxea fascicularis)为研究对象,基于碳酸盐体系分析方法,通过设置光照、黑暗两种处理方式,测定试验前后水体理化因子变化,并根据CO_(2)体系计算软件得出水体溶解无机碳(dissolved inorganic carbon,DIC)和二氧化碳分压(partial pressure of carbon dioxide,pCO_(2))含量。结果显示:在光照条件下,两种珊瑚所处水体总碱度(total alkalinity,TA)和酸碱度(pH)下降,水温和溶解氧(dissolved oxygen,DO)上升,DIC和CO_(2)被持续消耗,产生碳汇效应;黑暗条件下,水体TA、pH和温度上升,DO下降,DIC和CO_(2)持续释放,产生碳源效应;比较光暗处理结果后,计算得出风信子鹿角珊瑚固碳率为0.00576mol··m^(-2)·h^(-1);丛生盔形珊瑚固碳率为0.00022mol··m^(-2)·h^(-1),风信子鹿角珊瑚固碳效率显著高于丛生盔形珊瑚(P<0.05);两种珊瑚光合作用吸收CO_(2)的量大于自身所产生的,属于CO_(2)的汇。综上所述,两种珊瑚最终降低了水体TA、DIC和pCO_(2),能够促进大气CO_(2)向海水转移,形成碱度汇和碳汇效应。

长期深松耕作结合秸秆还田对土壤团聚体固碳能力与无机稳定机制的影响

分析长期耕作和秸秆还田对土壤团聚体固碳能力的影响,探讨团聚体铁铝氧化物的无机稳定机制,为选择合适的农田管理措施提供理论依据。试验设深松还田(STs)、深松不还田(ST0)、免耕还田(NTs)、免耕不还田(NT0)4个处理。用湿筛法测水稳性团聚体,用TOC分析仪测土壤有机碳和团聚体有机碳,用比色法测各形态铁铝氧化物,分析比较4个处理对各指标的影响。结果表明,与深松相比,免耕的平均重量直径、几何平均直径增加了18.6%、6.8%。与免耕相比,深松各粒级的有机碳含量按粒级从高到低依次提高了27.9%、28.8%、16.9%、11.0%和5.5%。深松的总碳储量比免耕提高了11%,秸秆还田的总碳储量比秸秆不还田提高了11%。深松全还田的表层土壤游离态铁氧化物含量相比于其他处理均提高了近50%。深松的无定形铁的含量比免耕提高了大约43%。深松的络合态铝的含量比免耕提高了65%。因此,长期深松结合秸秆还田能有效提高土壤固碳能力和团聚体无机稳定性。

玉米秸秆还田对土壤地力及固碳能力的影响

为探明农产品化肥减量后土壤养分的变化,促进玉米秸秆还田,提升土壤肥力,从2019年开始在黑龙江省大庆市所属4个牧场连续3年进行玉米秸秆还田试验,期间随机选取31处采样点分别进行3次抽样,分析土壤样品中pH、碱解氮、有效磷、速效钾、有机质、有机碳和水溶性盐等指标,以此判断玉米秸秆还田对土壤地力和固碳能力的影响。结果表明,长期玉米秸秆还田土壤中有机质含量由21.2 g·kg^(-1)增长至23.6 g·kg^(-1);秸秆还田土壤中有效磷的含量平均增长约144.0%,而未还田土壤中有效磷含量的平均增长约138%;碱解氮含量由166.50 mg·kg^(-1)增长至194.50 mg·kg^(-1),且2022年与2021年测定的碱解氮含量差异显著。可见秸秆还田后土壤固碳能力增加,肥力增强,而pH一直维持在7.92~8.23。因此,合理运用玉米秸秆还田可改善土壤耕作环境,减少土壤中盐分聚集,提高土壤对有机碳的固定效果,调节土壤的酸碱稳定性,对东北土壤生产力的可持续发展具有重要意义。

不同利用方式对灯心草群落固碳能力的影响

本文以贵州龙里草原为试验地,通过对龙里灯心草群落的植被、地表凋落物和土壤主要组分进行实地观测,探究围封、刈割、放牧3种利用方式对草地固碳能力的影响。结果表明:3种利用方式植被地上生物量以围封最大,刈割次之,放牧最小;不同利用方式对凋落物影响不明显。3种利用方式对植被地下生物量的影响不同。不同利用方式对土壤有机碳、全氮的影响显著,对土壤全磷及容重的影响不大。3种利用方式主要通过改变土壤主要组分来影响植被生长,进而改变植被生物量,从而改变灯心草群落的固碳能力以及对环境的贡献。围封、放牧、刈割通过改变土壤有机碳及容重来改变土壤的固碳能力。

京津风沙源治理区植被固碳能力估算及归因分析

植被固碳能力是陆地生态系统碳汇的基础,可通过净生态系统生产力(NEP)这一重要指标来反映。估算植被固碳能力是生态学和地表生态系统研究领域的共同科学问题,揭示其变化特征及其因素影响对于区域生态系统具有重要意义。以京津风沙源治理区为研究区,估算了2000—2020年京津风沙源治理区NEP,并利用趋势分析法和稳定性分析法等方法分析其时空变化特征,并利用地理探测器探究了影响NEP的自然因素与人类活动因素。结果显示:(1)2020年,京津风沙源治理区的NEP均值为110.09 gC m^(-2)a^(-1),碳汇区面积约为3.591×10~5 km^(2),占总面积的78.80%;(2)2000—2020年,京津风沙源治理区多年平均NEP为77.54 gC m^(-2)a^(-1),年际变化率为4.118 gC m^(-2)a^(-1),总体上呈上升趋势,研究区以NEP明显增加区为主,占比55.16%,主要分布在研究区南部,NEP呈下降趋势地区仅占比0.15%,主要分布在北部干旱草原沙地治理区,呈斑块状分布;(3)不同生态系统NEP从高到低依次为林地、农田和草地,林地固碳作用较强,未来林地固碳潜力较大,草地面积占研究区的70%,其总固碳量远超其他类型且呈增加趋势;(4)影响京津风沙源治理区NEP的主导因素为年降水量,其次,生态工程的实施也是NEP变化的重要影响因素,不同因素对京津风沙源治理区NEP的影响表现为双因子增强或非线性增强。围绕京津风沙源植被固碳能力估算以及影响因素的空间分异性,研究也在一定程度上提出了空间恢复的建议,以期为京津风沙源加强植被固碳能力以及生态修复等决策提供科学依据。

山东东营2001—2022年黄河下游生态系统固碳能力的变化分析

21世纪以来,受气候变化和人类活动的影响,黄河流域生态系统的固碳能力发生了剧烈变化,评价黄河流域生态系统固碳能力对推动该区域生态保护和高质量发展具有重要意义,但目前开展的相关研究却显得尤为不足。本文以黄河下游的山东省东营市为例,在大量野外采样数据的基础上,采用CEVSA ES模型,对研究区22年来的生态系统的固碳能力进行模拟。在此基础上,利用ArcGIS和ENVI等软件,采用线性变化趋势分析的方法,对于研究区生态系统的固碳能力的时空变化趋势进行分析。研究结果表明:东营市中部和南部少部分地区净生态系统生产力增长较快,而北部和滨海地区的增长相对缓慢。随着时间的推移,整体上净生态系统生产力呈现增长趋势。总初级生产力在东营市中部和南部少部分地区增加较快,北部和滨海地区增长缓慢,随着时间的增长,总初级生产力总体呈现增长状态。东营市生态系统呼吸在滨海和南部少部分地区增长较快,中部地区生态系统呼吸呈递减趋势,随着时间的推移,总体上生态系统呼吸呈现下降趋势。该结果对黄河下游生态系统固碳能力的变化分析具有重要意义。

施加生物炭对理化性质、固碳能力和耕地质量的影响

生物炭是一种广泛应用于农业领域生产实践的生物质材料,除自身具有优越的理化性质、含碳量高和吸附能力强等优势外,对于改善土壤理化性质、提升土壤养分、增强土壤碳汇能力以及提升耕地质量等方面均具有显著影响。在农田土壤中施加生物炭,能够有效改善其土壤理化性质,提升土壤团聚体数量,降低土壤养分的环境损耗和淋失。此外,在碳达峰、碳中和背景下,利用生物炭添加来减少氮肥施用和提高土壤固碳能力,也是当前国家绿色环保资源的高效利用方式,具有较强的推广应用价值。同时,从施加生物炭对土壤物理性质、土壤养分、土壤固碳能力以及耕地质量及作物产量的影响等多个角度进行探讨,分析生物炭材料的使用效果,也将为进一步提高资源利用效率提供一些必要借鉴。

河南省耕地质量变化对农田固碳能力的影响

通过评价河南省105个县耕地碳吸收、碳排放和碳存储能力,以及各县平均耕地质量等别、各耕地质量评价指标的量化分值,探索耕地质量及其评价因素与农田生态系统碳汇能力的关系,揭示2011—2019年河南省耕地质量变化对农田生态系统固碳能力的影响。结果表明:(1)河南省农田生态系统总体呈现碳汇。(2)河南省耕地碳存储能力与质量之间存在显著线性相关性,耕地质量为9.24等时耕地碳吸收和碳排放达到平衡,固碳量为0,等别优于9.24等时,耕地碳吸收量大于碳排放量,表现为碳汇,反之,表现为碳源。(3)耕地质量的高低和不同质量等别耕地面积的变化显著影响区域耕地碳存储量。(4)多个耕地质量评价因素与农田碳吸收、碳排放和固碳能力间存在显著相关性。

基于InVEST模型对县域固碳能力评估研究

县域是我国行政管理的重要单元,针对县域尺度的固碳能力研究能够为生态系统固碳状况进行细致的表达,为县域碳管理提供决策支撑。本研究以浙江省台州市路桥区为例,采用生物量和InVEST模型两种常用的固碳能力评估方法,估算县域范围内碳储量和碳密度,对比分析县域和各乡镇之间的固碳水平,结果显示:生物量方法和InVEST模型计算得到路桥区碳储量分别为186037.44 t和1580777.19 t,InVEST模型中包含的土壤碳库碳储量,造成结果差异较大。两种方法评估的碳密度在空间分布上相对一致,反映了路桥区的固碳能力呈现西部高、南部次之、中北部低的空间特征。研究结果可为县域资源开发利用、生态环境保护等工作提供依据。

城市公园木本植物叶功能性状及其对固碳能力的驱动

了解城市木本植物叶水平固碳能力差异,从叶功能性状探讨对固碳能力的驱动路径,明确植物在长期生长过程中通过叶片性状来保持碳收获最大化的权衡策略。以城市公园20种常见木本植物为研究对象,测定其叶片碳储量(Cmass)、单位叶面积固碳量(WCO_(2))以及叶功能性状指标,以方差分析、相关性分析、路径分析和多元线性回归分析探究叶性状对固碳能力的影响。通过方差分析发现,木本植物的叶水平固碳能力具有较大差异,WCO_(2)在4.70~26.06 g/(m^(2)·d)之间,平均为11.623 g/(m^(2)·d),具有更明显的种间差异;Cmass在352.410~565.290 mg/g之间,平均为458.319 mg/g,具有更明显的种内差异。通过相关性分析发现,叶功能性状间存在显著的相关性,其中叶干质量(LDW)、叶干物质含量(LDMC)、叶厚度(LT)、比叶质量(LMA)、单位质量叶氮含量(Narea)、光合氮利用率(PNUE)、单位质量最大净光合速率(Amass)、气孔导度(Gs)等性状与WCO_(2)和Cmass均极显著相关。通过路径分析和回归分析发现,单位面积最大净光合速率(Aarea)对WCO_(2)具有直接驱动作用,可解释WCO_(2)55.4%的变化;碳氮比(C/N)、Amass、Nmass和PNUE等对Cmass具有直接驱动作用,可解释Cmass30.3%的变化。城市公园常见木本植物的叶功能性状可作为联系植物光合固碳与碳固存能力的载体,对植物固碳能力具有良好的指示作用。

可持续发展背景下不同土地利用类型的土壤固碳能力

在可持续发展大背景下,由于温室效应日益显著,降碳增汇已成为全世界关注的热点问题,土壤强大的CO 2吸收能力逐渐引起各专家学者的重视。近年来,学术界在土壤碳汇方面的研究已经取得一定进展,但目前还没有对不同土地利用类型的土壤固碳能力做出系统梳理。综述森林、草地、农田和旱地土壤的固碳特点和影响因素的研究进展,并就不同土地利用类型的土壤固碳未来研究方向进行了展望。研究表明:①由于丰富的植被和发达的根系,森林土壤固碳能力较高,森林火灾、树木砍伐是影响森林土壤固碳能力的重要因素;②草地生态系统地下部分比地上部分存储了更多的有机碳,放牧、施肥是影响草地土壤固碳能力的重要因素;③农田也可以在地上生物量中储存大量的碳,秸秆还田、生物炭和农作物产量是较为有效的固碳改善方式;④旱地储存了全球大部分土壤无机碳,土壤无机碳含量受母质等多种因素影响,且旱地土壤有机碳和无机碳关系复杂。

森林碳汇与树种固碳能力研究进展

为实现碳汇造林生态效益最大化,促进森林可持续发展,更好地应对全球气候变化、缓解温室效应,展开对森林树种固碳能力的研究。综述了森林碳汇效应与碳汇造林的概念及内涵,对碳汇造林现状及效益进行分析,概括出森林树种固碳释氧量的主要测算方法及树种固碳能力的比较方法,兼顾生物量和含碳量的综合评价,分析不同树种的固碳能力,筛选出适合华南地区的优良碳汇造林树种,为碳汇育林研究和森林生态工程建设提供参考和建议。

改革开放40年来江西省固碳能力时空变化

实现双碳目标已经成为我们面临的迫在眉睫的任务,为深入了解江西省改革开放40年来的碳固定能力、时空变化规律以及驱动因素,利用NPP数据计算光合作用的过程中植被的碳固定能力。结果表明,江西省的碳固定能力在26.67亿~33.16亿t之间,呈现出中间低、四周高的分布格局。除市区外,大部分县域的碳固定能力均呈现增长趋势。相关性分析显示,人类活动在一定程度上降低了该地区的碳固定能力,生态环境指标中仅有耕地占比与单位面积固碳量及固碳变化率成反比,其余指标均成正比,第二产业的发展相对于第一产业和第三产业对固碳的影响更大。因此,江西省的固碳能力提升途径应着重应对城镇化导致的固碳能力降低。

不同混交种植方式下桉树固碳能力比较研究

为了比较研究不同混交种植方式下桉树的固碳能力之间的差异,以福建云霄园岭国有林场作为研究区,采用了2种公式,使用SPSS检验了其显著性,结果显示两种公式之间不存在显著性差异。结合SPSS软件针对不同的树种分别使用了参数检验和非参数检验,探讨了不同混交种植方式下桉树相互之间的生物量是否存在显著性差异。结果表明,大花序桉株间混交株数比例1∶1和株间混交株数比例2∶2之间不存在显著性差异,株间混交株数比例3∶3和株间混交株数比例2∶2与株间混交株数比例1∶1之间均存在显著性差异。托里桉株间混交株数比例2∶2和株间混交株数比例3∶3下的生物量之间不存在显著性差异,株间混交株数比例1∶1和株间混交株数比例2∶2与株间混交株数比例3∶3下的生物量之间均存在显著性差异。比较了不同树种生物量之间的显著性,大花序桉和托里桉的生物量存在显著性差异,而大花序桉要高于托里桉。

遮荫对油松幼苗光合特性及固碳能力的影响

文章以辽宁省铁岭市的油松为研究对象,设4个光照处理,即100%光照(对照CK)、60%光照、30%光照、10%光照,分析不同遮荫条件下对油松幼苗光合特性以及固碳能力的影响。结果显示,60%光照处理的净光合速率高于其他处理;100%光照(对照CK)处理的蒸腾速率最高,其次为60%光照处理;60%光照、30%光照、10%光照处理的叶片胞间CO_(2)摩尔分数低于100%光照(对照CK)处理,各处理的叶片胞间CO_(2)摩尔分数在13:00最低;各处理的叶片气孔限制值从大到小顺序依次为10%光照、30%光照、60%光照、100%光照(对照CK)处理;100%光照(对照CK)处理的气孔导度高于其他处理;60%光照条件下,7、8月份的日固碳量高于其他处理,100%光照(对照CK)条件下,9、10月份的日固碳量高于其他处理。试验表明,60%光照条件有利于促进油松幼苗光合特性的发挥、增强油松幼苗的固碳能力。

东海中陆架泥质区及其周边表层沉积物碳的分布与固碳能力的研究

对东海中陆架泥质区及其周边的表层沉积物分别利用容量法、元素分析仪法进行了IC、OC含量分析，利用筛析法和沉降法进行了粒度分析。结果表明，研究区IC含量均明显高于OC含量。OC含量在泥质区高，砂质区低；IC含量分布为：近岸细粒沉积区为相对高值区，中陆架砂质区为低值区，中陆架泥质区为高值区，外陆架砂质区为特高值区。OC富集主要受控于上覆水体的生物生产量、沉积动力环境以及海底物理化学条件。IC的分布受物源影响明显，其富集与该区的环流格局相对应，主要受控于研究区的沉积动力环境和它们的时空变化。研究区的现代海底固碳能力可分为强固碳能力的中陆架泥质区、弱固碳能力的中陆架砂质区和基本无固碳能力的外陆架砂质区。

造林再造林、森林采伐、气候变化、CO_2浓度升高、火灾和虫害对森林固碳能力的影响

森林生态系统具有吸收大气CO_2、缓解气候变化的作用。造林再造林作为京都议定书认可的大气CO_2减排途径,是提高森林固碳能力的低成本、有效策略。森林生态系统固碳能力还受森林采伐、气候变化、大气CO_2浓度升高、火灾以及虫害等自然因素和人为因素的强烈影响。综述了全球和区域造林再造林的固碳能力,以及目前较受重视的一些因素(森林采伐、气候变化、大气CO_2浓度升高、火灾以及虫害)对森林生态系统固碳能力的影响。结果表明,全球造林再造林固碳能力为148—2400TgC/a;采伐造成的全球森林碳损失最大为900 TgC/a,其次是火灾为300 TgC/a,虫害造成森林碳释放最小在2—107 TgC/a之间。建议在今后的研究中,应关注固碳措施和多种环境因素对森林生态系统固碳能力,尤其是对森林土壤固碳能力的影响,严格控制森林采伐和火灾发生,以及减少或避免造林再造林活动引起的碳泄漏。