黑龙江帽儿山温带森林类型土壤非生长季温室气体排放特征

【目的】探讨东北温带8种森林类型非生长季土壤温室气体通量、非生长季土壤温室气体排放的年贡献率及增温潜势的规律,以期揭示森林类型变化对土壤非生长季温室气体排放的影响。【方法】采用静态暗箱-气相色谱方法,测定温带帽儿山2种人工林(红松人工林与兴安落叶松人工林,林龄均51年)、5种天然次生林(硬阔林、白桦林、山杨林、杂木林和蒙古栎林,林龄均为61~67年)和原始针阔混交林(林龄150年)非生长季土壤CO2、CH4和N2O通量及相关环境因子(0~40 cm土层土壤含水率、pH值、有机碳含量和有效氮含量,5 cm深处土壤温度T5及积雪厚度),采用单因素和Duncan法进行方差分析和多重比较(α=0.05),利用多元逐步回归从各月平均气体通量的可能影响因子(0~40 cm土层土壤含水率、pH值、有机碳含量和有效氮含量,5 cm深处土壤温度T5及积雪厚度)中筛选主要影响因子。【结果】帽儿山8种温带林型的非生长季土壤CO2通量(15.97~57.86 mg·m^-2h^-1)表现为2种人工林和4种次生林(蒙古栎林除外)显著高于原始林107.5%~147.1%和135.3%~262.3%(P<0.05);非生长季CH4通量(-69.74^-9.13μg·m^-2h^-1)表现为3种次生林(硬阔林、山杨林和杂木林)显著高于原始林152.8%~174.6%(P<0.05),2种人工林却低于原始林52.0%~64.1%(P>0.05);非生长季N2O通量(7.68~40.55μg·m^-2h^-1)表现为2种人工林和3种次生林(硬阔林、山杨林和杂木林)显著高于原始林114.2%~286.6%和116.3%~192.0%(P<0.05);非生长季土壤CO2排放通量表现为原始林主要受T5及0~40 cm土层土壤pH值、含水率及硝态氮含量影响,人工林主要受T5和积雪厚度影响,次生林主要受T5和0~40 cm土层土壤铵态氮含量影响;CH4吸收表现为原始林仅受T5影响,人工林受积雪厚度影响,次生林受T5和0~40 cm土层土壤铵态氮含量影响;N2O排放表现为原始林仅受积雪厚度影响,人工林与次生林主要受积雪厚度及0~40 cm土层土壤铵态氮含量和含水率影响;与原始林相比,人工林和次生林使非生长季土壤CH4吸收的年贡献率(12.3%~30.2%)减少2.8%~10.0%(山杨林除外),而使CO2和N2O排放的年贡献率(4.8%~12.5%和7.0%~63.6%)增加了3.1%~7.7%或3.0%~56.6%;与原始林相比,人工林和次生林使非生长季土壤温室气体增温潜势(71.16~250.64 g CO2·m^-2)显著提高130%~190%和120%~250%(P<0.05)。【结论】温带原始红松林被皆伐后形成的人工林和次生林恢复至51~67年时,早期的人为干扰对其非生长季温室气体排放的影响尚未得到彻底消除;人工林和次生林CO2、N2O通量较原始林均显著提高,次生林CH4通量显著提高,人工林却显著降低。

非生长季温室气体排放研究进展

中高纬度或高海拔地区低温生态系统在非生长季的温室气体排放量虽然低,但其累积的释放量在年通量中占有不可忽视的比例。已有研究表明,非生长季温室气体的排放受植被类型、土壤理化性质、土壤微生物、地表覆盖物的有无及其厚度、土壤冻结及冻融循环等因素的影响。本文概述了非生长季温室气体的排放及其影响因素的研究结果以及该领域研究中尚待解决的一些问题。

青藏高原高寒草甸非生长季温室气体排放特征及其年度贡献

高寒草甸是青藏高原地区的主要植被类型,目前对其温室气体研究多集中于生长季。本文利用静态箱-气相色谱法,对非生长季高寒草甸温室气体排放特征及其与主要环境因子的关系进行了研究。结果表明:非生长季高寒草甸表现为CO2和N2O的源、CH4的汇。其中非生长季CO2通量平均值为89.33mg·m-2·h-1,累积排放通量为280.01g·m-2;CH4通量平均值为-11.35μg·m-2·h-1,累积吸收通量为124.74mg·m-2;N2O通量平均值为8.02μg·m-2·h-1,累积排放通量为39.51mg·m-2。非生长季CO2、CH4和N2O累积排放通量分别占全年的13.33%、53.47%和62.67%。冻融期(2012年4月)CH4累积吸收通量较小,只占非生长季的4.5%;而CO2和N2O累积排放通量较大,分别占非生长季的25.8%和20.8%。非生长季CO2通量与温度(气温、5和10cm土壤温度)和5cm土壤湿度均存在显著正相关关系,而CH4和N2O通量仅与5cm土壤湿度存在显著正相关。研究表明,虽然冻融期CH4累积吸收通量在非生长季累积量中比重较小,但非生长季CH4和N2O累积排放量却占全年累积排放量的1/2以上,在温室气体累积通量评估中不容忽视。

中国农业源非CO_(2)温室气体排放核算

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CO_(2)温室气体排放总量持续增长。农业源非CO_(2)气体以极具增温潜势的CH_(4)和N_(2)O为主,控制农业源非CO_(2)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CO_(2)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CO_(2)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CO_(2)温室气体排放总量为62801.68万t CO_(2)-e,CH_(4)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。

下辽河平原稻田非生长季碳排放观测研究

应用静态箱 /气相色谱法对下辽河平原稻田非生长季碳排放动态变化规律进行了测定。结果表明 ,非生长季 (10月至翌年 4月 )稻田CH4、CO2 和N2 O排放总体上随气温变化而发生变化。在冻融期 (3月中下旬 )CO2 和N2 O有明显的排放。非生长季节的稻田是大气CO2 和N2 O的源 ,作为大气CH4的源或汇的作用不明显。

非能源利用及其引起的温室气体排放核算模型研究

以大量文献和报告为据,阐述了“非能源利用环节”的内涵,且对国际现有的非能源利用温室气体(GHG)排放量核算模型的核心特征、搭建理念、框架设计原则、发展历程、适用范围和优缺点进行综述和对比,结果表明,IPCC-RA方法可提高非能源利用温室气体排放量的核算效率,IPCC-SA可识别其源项性分布特征;NEAT模型可刻画国际贸易结构对化工产品中碳流动的影响程度;EPA专设模型仅适于美国。IPCC-RA可宏观把控中国非能源利用温室气体排放特征,故基于IPCC-RA核算了中国工业终端部门非能源利用的碳排放与储存量,结果表明,2010—2020年间非能源利用以石油为主,原煤和石脑油对非能碳排放的贡献度高于其他化石燃料。国际既有模型并不能精准描绘我国化工产品贸易结构对非能源利用环节碳流动的作用程度,建议在后续研究中开发出企业层面工艺级别的原料-产品矩阵和非能源利用的本土化碳储存与排放因子,自下向上地搭建符合我国国情的非能源利用温室气体排放量核算模型。

中国农业非二氧化碳温室气体减排的政策措施、技术应用与对策启示

非二氧化碳温室气体具有升温潜势高和排放增速快等特点,对全球气候变化具有不可忽视的影响。为应对全球气候变化,针对甲烷和氧化亚氮等非二氧化碳温室气体减排工作刻不容缓。本文聚焦甲烷与氧化亚氮温室气体排放,搜集并整理了中国农业源非二氧化碳温室气体排放的总量、来源及时间趋势等现状;通过政策和文献梳理,从减排政策和技术应用两个方面对比分析了中国和国际典型的农业非二氧化碳温室气体减排行动;并基于排放现状和对比分析,总结了中国在减排工作中面临的困境与挑战,进而提出相应的减排对策。虽然中国已逐步将非二氧化碳温室气体减排纳入国家战略规划,农业部门也出台了针对性政策,但非二氧化碳温室气体减排工作仍存在有待完善之处,应持续加强技术研发和完善推广机制,健全碳交易市场与公共低碳投资机制。本文为进一步完善非二氧化碳温室气体减排政策措施和相关研究的开展提供了科学依据。

不同耕作方式下农田油菜季土壤温室气体的排放研究

以位于西南大学农业部重庆紫色土生态环境重点野外科学观测试验站内于1990年设立的长期免耕试验田为研究对象,利用静态暗箱/气相色谱法,研究传统的冬水田(DP)耕作方式改变为水旱轮作(SH)、厢作免耕(XM)和垄作免耕(LM)后,油菜生长季土壤CO2,CH4和N2O的排放特征.结果表明,4种处理下CH4排放通量在整个油菜季上下波动,除DP外均有吸收和排放现象;N2O的排放通量除施肥后有较大的上升外,其他时段都表现的较为稳定;CO2的排放季节变化明显.从排放总量上来看,4个处理油菜季排放的CO2总量大小顺序为:LM(5099.87)>XM(4617.33)>SH(4528.42)>DP(3715.23kg/hm2);CH4排放总量大小为:DP(20.49)>LM(1.69kg/hm2),SH和XM表现为少量的CH4的汇,大小为SH(0.55)>XM(0.13kg/hm2).N2O总排放量的大小为:SH(4.57)>XM(2.87)>LM(2.71)>DP(0.89kg/hm2).4个处理油菜季排放的CO2,CH4和N2O所产生的综合全球增温潜势(GWP)大小顺序为:20a时间尺度LM,SH,DP和XM,100a和500a时间尺度大小顺序为LM,SH,XM和DP.因此,将冬水田改成垄作免耕、厢作免耕及水旱轮作制度后,虽然CH4排放通量会显著降低,但却会显著增加土壤CO2和N2O的排放.如果3种气体同时考虑,从长远来看,耕作方式的改良会增加紫色水稻土油菜生长季土壤中CO2,CH4和N2O的总温室效应,从这一点考虑,对环境是不利的.

耕作措施对陇中黄土高原旱作春小麦田非生长季CO_(2)排放通量的影响

【目的】研究不同耕作措施下陇中黄土高原旱作春小麦田非生长季CO_(2)的排放特征及其影响因素,以期为黄土高原雨养农业区春小麦田CO_(2)的减排提供依据。【方法】利用静态箱-气象色谱法对传统耕作(T)、传统+秸秆覆盖(TS)、免耕(NT)和免耕+覆盖(NTS)措施下的非生长季CO_(2)排放通量的动态变化进行研究,并与其影响因素做回归分析。【结果】与传统耕作相比,免耕可以明显减少麦田CO_(2)的排放,秸秆覆盖可以增加麦田CO_(2)的排放。在春小麦非生长季,4种耕作措施间的土壤CO_(2)排放通量都表现为先减小后增加,TS的CO_(2)排放的平均通量最大,NT的CO_(2)排放的平均通量最小。土壤CO_(2)的排放通量与0~20 cm的土壤有机碳含量呈极显著正相关(P<0.01);与0~10 cm土壤全磷含量、土壤全氮含量、土壤铵态氮含量呈显著正相关(P<0.05),与10~40 cm的土壤硝态氮呈显著正相关(P<0.05)。【结论】在春小麦非生长季,与传统耕作相比,免耕可以明显减少麦田CO_(2)的排放,秸秆覆盖可以增加麦田CO_(2)的排放;影响土壤CO_(2)的排放主要因素为土壤温度,0~10 cm的土壤全氮含量、土壤全磷含量和铵态氮含量,0~20 cm的土壤有机碳含量和10~40 cm的土壤硝态氮含量。

大连市农用地非CO_2温室气体排放量估算及防控对策

基于中国编制的《省级温室气体清单编制指南》中的农业碳排放量的估算方法对大连市近12年(2001—2012年)的农用地甲烷及氮氧化物排放量进行估算,并折算成二氧化碳当量。经计算可以看出,大连市稻田甲烷的CO2排放当量由2001年的46 344 t增加到2012年的97 704 t,增加了110.8%;农用地N2O和CO2排放当量在波动中增长,2012年为360 488 t,12年来增加了3.2%,涨幅不大。化肥施用量过量、不合理及秸秆利用率低、利用方式简单是妨碍低碳农业发展的主要因素,据此提出了相应的防控对策。

非二氧化碳温室气体排放现状和对策

春暖花开,但近几年花开的比以往都要早,由于温室效应而导致了全球气温上升,若干年来冬季变暖,百花提前竞相开放的现象已经不是稀奇事了。人类对自然的影响已经从地面扩张到了大气,近年来,由于全球人口的增长、人类活动的加剧导致空气被严重污染,使臭氧层出现空洞,从而使地球温度上升导致了温室效应。

4种温带森林非生长季土壤二氧化碳、甲烷和氧化亚氮通量

中高纬度森林土壤在漫长的非生长季中对重要温室气体——二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)的释放或吸收在碳氮年收支中作用很大,但目前研究甚少。采用静态暗箱-气相色谱法,比较研究东北东部4种典型温带森林土壤表面CO2、CH4和N2O通量在非生长季中的时间动态及其影响因子。结果表明:4种森林土壤在非生长季中整体上均表现为CO2源、N2O源和CH4汇的功能。红松林、落叶松林、蒙古栎林、硬阔叶林的非生长季平均土壤表面CO2通量分别为(65.5±8.1)mgm-2h-1(平均值±标准差)、(70.5±10.2)mgm-2h-1、(77.1±8.0)mgm-2h-1、(80.5±23.5)mgm-2h-1;CH4通量分别为(-17.2±4.6)μgm-2h-1、(-15.4±4.2)μgm-2h-1、(-31.5±4.5)μgm-2h-1、(-23.6±4.1)μgm-2h-1;N2O通量分别为(19.3±5.1)μgm-2h-1、(11.5±2.5)μgm-2h-1、(16.4±4.0)μgm-2h-1、(14.4±5.4)μgm-2h-1;其中非生长季土壤表面CO2总排放量分别为143.4gm-2、162.8gm-2、189.9gm-2、252.7gm-2,分别占其年通量的7.3%、10.6%、8.4%和8.5%。所有林型非生长季土壤表面CO2通量在春季土壤解冻前均维持在较低水平;在解冻进程中随温度升高而增大。土壤表面CO2通量与5cm深土壤温度(T5)呈极显著的指数函数关系。在隆冬时节出现CH4净释放现象,但释放强度及其出现时间因林型而异,其中以红松林的释放强度较大,高达43.6μgm-2h-1。土壤表面CH4通量与T5呈显著的负相关。土壤表面N2O通量的时间动态格局在林型间的分异较大,但在春季土壤解冻阶段均释放出N2O,而释放峰值和出现时间因林型而异。土壤表面N2O通量与0—10cm深土壤含水量呈显著的正相关(红松林除外)。研究展示了不同温带森林类型的土壤水热条件对其非生长季土壤CO2、CH4和N2O通量的重要影响,但这3种温室气体的林型间分异的生物学机理尚需进一步研究。

植被恢复对库布齐沙漠非生长季土壤CH4、N2O通量的影响

荒漠土壤温室气体排放是陆地碳氮循环的重要组成部分,目前人工建植促进植被恢复对非生长季荒漠土壤CH4、N2O通量的影响尚不明确。本研究采用静态暗箱-气相色谱和时空替代法,分析非生长季库布齐沙漠东部不同植被恢复阶段土壤CH4、N2O通量特征及其与环境因子之间的关系,探讨植被恢复对非生长季荒漠土壤温室气体排放的影响。结果表明:非生长季荒漠土壤是CH4的吸收汇,也是N2O的排放源。不同植被恢复阶段CH4平均吸收量和N2O排放量均表现为:苔藓结皮固定沙地(47.6μg CH4 m^-2 h^-1,13.5μg N2O m^-2 h^-1)>地衣结皮固定沙地(32.2μg CH4 m^-2 h^-1,9.1μg N2O m^-2 h^-1)>藻结皮固定沙地(23.7μg CH4 m^-2 h^-1,8.7μg N2O m^-2 h^-1)>半固定沙地(22.4μg CH4 m^-2 h^-1,5.0μg N2O m^-2 h^-1)>流动沙地(18.7μg CH4 m^-2 h^-1,3.9μg N2O m^-2 h^-1)。荒漠土壤在不同冻结时期温室气体排放存在较大差异,融冻期CH4吸收贡献率最大,在结冻期N2O排放贡献率最大。非生长季荒漠土壤存在明显的水热同期现象,土壤水热因子对N2O通量的影响较小,仅半固定沙地土壤温度与N2O通量呈显著正相关;而在藻类、地衣和苔藓结皮固定沙地中,土壤温度和含水量均与CH4通量呈显著负相关。植被恢复过程中,生物量的积累和土壤理化性质的改善,能够显著影响荒漠土壤CH4、N2O通量的变化。因此,人工建植促进植被恢复实现沙漠化逆转可改变荒漠生态系统的温室气体排放格局。

非二氧化碳温室气体管控政策与减排技术研究综述

非二氧化碳温室气体排放逐渐成为新的研究重点,其全球气候变暖的潜势值可以达到二氧化碳的成千上万倍。现阶段我国每年非二氧化碳温室气体排放量增速不断攀升,我国若要实现“2030碳达峰、2060碳中和”的双碳目标,严格管控非二氧化碳温室气体的排放就变得十分重要。本文基于目前国内非二氧化碳温室气体排放现状,重点阐述了国内非二氧化碳温室气体相关的管控政策、控排措施以及减排技术,归纳了我国非二氧化碳温室气体治理新的发展方向。

法令限制温室气体排放各产业接招

根据Stern Review的调查显示,气温若是升高1℃～5℃,对于人类的生活将会产生重大的负面影响,这些影响包括：洪水侵袭住宅、作物生长乱序而引发粮食短缺、及物种面临绝迹的威胁等等。而这些影响都是不可逆的改变,为了不使我们的环境走到那个地步,各国政府纷纷祭出法令,借着控制温室气体的排放,来达到控制气温上升的对策。

自动喷水灭火系统可减少温室气体排放

根据全球最大的商业财产保险公司FMGlobal和美国非营利组织民政喷水灭火联盟发布的开创性联合研究项目．如果安装有洒水喷头．房屋燃烧产生的温室气体就将减少98％。

自动喷水灭火减少温室气体排放研究

全球最大的商业财产保险公司FM Global和美国非营利组织民政喷水灭火联盟发布的开创性联合研究项目表明，如果安装有洒水喷头，房屋燃烧产生的温室气体就将减少98％。研究还发现．在一栋没有安装洒水喷头的建筑里，仅仅一场火灾就可以将“绿色建筑”的环境效益化为乌有。

根区施加鸭排泄物对水稻生长及甲烷排放的影响

为阐明鸭排泄物在根区表层分布对水稻生长和释放甲烷的影响,以黄华占和麻鸭排泄物为材料,采用隔离根区的方式进行了水稻培养的室内试验,设计了三个排泄物施加位置处理包括近根部施加排泄物(NR)、远根部施加排泄物(FR)、内外同时施加排泄物(NFR)和不添加排泄物的对照(CK),测定了水稻株高、生物量、根系活力、叶绿素含量和甲烷排放量等指标的变化。结果表明,24天后,NR、FR和NFR处理中水稻株高相比对照显著增加了11%、17%和16%,FR和NFR处理的日均株高增长量比对照增加了46%和35%,水稻基部施加鸭排泄物有助于株高的增长。与对照相比,NFR、FR处理的地上部分生物量显著增加了19%和20%,排泄物处理NFR、FR、NR中的根系生物量相比对照显著升高了40%、80%和42%,不同位置施加鸭排泄物造成了水稻地上部分和根系生物量的显著变化。FR处理的根冠比相比对照显著升高了45%。NFR、FR和NR处理中的地上植株含水率均没有显著差异。相比对照,施加鸭排泄物的处理FR、NFR中水稻叶片的叶绿素含量显著提高了5.5%和8.0%,施加排泄物处理NFR中水稻根系活力显著高于对照67%,排泄物的施加有利于水稻生长。NR和FR处理的甲烷排放通量在第24天和对照相比显著降低了59%和47%,总之,在根区不同位置施加鸭排泄物对水稻生长和甲烷排放特性有显著的影响。

透光抚育对温带帽儿山红松林非生长季土壤温室气体排放的影响

非生长季土壤温室气体排放在碳氮循环中具有重要作用,而采伐干扰对非生长季森林土壤温室气体排放具有何种影响并不明确.采用静态暗箱-气相色谱法,同步观测温带帽儿山50年生红松人工林在不同透光抚育方式下(次生林冠下栽植红松10年时设立为对照;半透光抚育:伐除上层林木50%;全透光抚育:伐除上层林木100%)非生长季土壤3种温室气体(CO_2、CH_4和N_2O)排放通量及其相关环境因子(土壤温度、含水量及碳氮含量等),研究采伐干扰对非生长季森林土壤温室气体排放的影响及主控因子.结果表明:透光抚育会降低非生长季土壤CO_2、CH_4和N_2O的排放通量,全透光和半透光抚育显著降低了温带红松林非生长季土壤CO_2排放量21.0%和22.8%,并降低CH_4吸收量16.0%和16.4%,但差异不显著,全透光抚育显著降低N_2O排放量23.5%,而半透光抚育降低11.2%且差异不显著.温带红松林非生长季土壤CO_2、CH_4和N_2O的年贡献率分别为11.7%~14.2%、13.1%~17.0%和63.9%~72.6%,透光抚育降低了非生长季土壤CO_2(1.4%~2.5%)和CH_4(0.7%~3.9%)年贡献率,但提高了N_2O年贡献率(2.4%~8.7%).透光抚育增加了CO_2排放与土壤温度、含水量、硝态氮及铵态氮的相关性,降低其与有机碳的相关性,增加了CH_4排放与土壤含水量、酸碱度、有机碳和铵态氮的相关性,降低其与硝态氮的相关性,增加了N_2O排放与土壤温度相关性,降低其与硝态氮和铵态氮的相关性,改变了其与土壤酸碱度的正负相关关系.因此,透光抚育经营方式能够显著影响温带森林非生长季土壤温室气体排放,其中全透光抚育降低非生长季土壤N_2O排放能力要强于半透光抚育.

夏玉米生长盛期农田土壤CO_2排放的研究

对华北平原典型农田夏玉米生长盛期土壤排放CO_2的试验结果表明,秸秆覆盖增加土壤C的排放,比未覆盖秸秆约增加10％。土壤CO_2排放通量的日变化为单峰型,峰值出现在12:00～16:00,变化区间为109～170μg/m^2·s(秸秆覆盖)和97～128μg/m^2·s(未覆盖)。土壤CO_2排放与温度(5cm地温)有显著相关关系,但与土壤湿度关系较复杂。夏玉米生长盛期土壤CO_2排放通量高于初期和后期,8月2日土壤CO_2排放通量为9月15日的1.42倍(秸秆覆盖)和1.32倍(未覆盖),土壤CO_2排放的日进程为6:00～18:00排放量占全天总排放量的63.5％(秸秆覆盖)和57.9％(未覆盖)。