作物—牲畜—生物能源综合系统对中国农业源温室气体的影响评估

对农作物和畜牧业生产系统中的剩余秸秆和粪便进行生物能源化利用,不仅有利于缓解作物—牲畜系统农业剩余物排放对环境造成的压力,还能通过最终产品的使用来抵消相关的温室气体排放。本文构建了一个作物—牲畜—生物能源一体化的综合系统框架,基于生命周期评价法估算了2010—2019年中国及各省份作物和畜牧生产系统中各过程的温室气体排放清单;对比了作物—牲畜—生物能源综合系统和传统系统在不同生产环节的排放差异,评估了综合系统对农业源温室气体排放的环境影响。研究结果显示：(1)作物秸秆管理、牲畜肠道发酵和作物生产能源消耗贡献了基准情景下中国主要的农业源温室气体排放,作物和牲畜系统中温室气体来源呈现出显著的地区差异。(2)环境影响强度在部分地区或省份呈现波动变化趋势,其中,华东地区的排放强度下降幅度较大(-0.73×10^-2),新疆的增幅最大(0.63×10^-2)。(3)作物和畜牧生产系统中可利用的剩余秸秆和粪便数量可观,综合系统对农业源温室气体排放起到缓解作用,全国范围内缓解程度不同,最大时可减缓约67%的环境影响。     

湿地温室气体排放影响因素研究进展

对湿地温室气体(CO2、CH4、N2O)排放的影响因素进行了论述,研究发现影响湿地温室气体排放的主要因素为植被、水文、土壤状况、气候及人为干扰5个方面。通过分析已有研究的进展和存在的问题,指出湿地温室气体排放的影响机理、各影响因素之间的关系及温室气体减量化研究是该领域未来的重点研究方向,并对湿地温室气体管理提出了建议。     

温室气体排放评价指标及其定量分析

Anthropogenic greenhouse gases （GHG） emission and related global warming issues have been the focus of international communities for some time. The international communities have reached a consensus to reduce anthropogenic GHG emissions and restrain global warming. The quantitative assessment of anthropogenic GHG emissions is the scientific basis to find out the status of global GHG emission, identify the commitments of each country, and arrange the international efforts of GHG emission reduction. Currently the main assessment indicators for GHG emission include national indicator, per capita indicator, per GDP indicator, and international trade indicator etc. The introduction to the above indi- cators is put forward and their merits and demerits are analyzed. Based on the GHG emission data from the World Resource Institute （WRI）, the US Energy Information Administration （EIA）, and the Carbon Dioxide Information Analysis Center （CDIAC）, the results of each indictor are calculated for the world, for the eight G8 industrialized countries （USA, UK, Canada, Japan, Germany, France, Italy and Russia）, and the five major developing countries including China, Brazil, India, South Africa and Mexico. The paper points out that all these indicators have some limitations. The Indicator of Industrialized Accumulative Emission per Capita （IAEC） is put forward as the equitable indicator to evaluate the industrialized historical accumulative emission per capita of every country. IAEC indicator can reflect the economic achievement of GHG emission enjoyed by the current generations in every country and their commitments. The analysis of IAEC indicates that the historical accumulative emission per capita in indus- trialized countries such as UK and USA were typically higher than those of the world average and the developing countries. Emission indicator per capita per GDP, consumptive emission indicator and survival emission indicator are also put forward and discussed in the paper.     

福建省温室气体排放影响因素分析

针对当前温室气体排放影响因素研究中忽视工农业生产排放源的现状,在对福建省2001―2010年各类温室气体排放量进行核算,并统一转换成CO2当量的基础上,通过引入能表达工农业生产过程自身温室气体排放的新指标,建立改进后的对数Divisia均值分解模型（LMDI）对福建省温室气体排放的影响因素进行分解分析。研究发现：2001―2010年福建省温室气体排放量不断上升,但环比增长率整体波动下降;产业结构、经济规模、人口规模、能源结构、人均收入、城市化水平、城市居民工业强度等因素的累积效应对温室气体排放增加有正向促进作用,其中城市居民工业强度的贡献率达到了13.66%;能源强度、农业生产强度的累积效应对温室气体排放有负向抑制作用,其中农业生产强度累积效应占负向效应总和的50%以上。研究结果显示：工农业生产过程对福建省温室气体排放有显著的驱动作用,不应忽视。     

水库温室气体排放及其影响因素研究进展

二氧化碳、甲烷和氧化亚氮是3种重要的温室气体。水库是这些温室气体的重要排放源,排放途径多样,而且排放受诸多因素影响,其温室气体的排放量在时间和空间上存在差异。水库消落区是连接水陆生态系统能流、物流的枢纽,是温室气体产生的重要场所。通过分析国内外水库温室气体排放相关领域的研究成果,阐述了水库消落区、水库沉积物中温室气体的产生和排放特点;总结分析了水库温室气体的4个主要排放途径:水面自由扩散、气泡排放、水轮机和溢洪道、大坝下游河流排放;从季节变化、水面风速、水体pH、水温、水体含氧量、水位变化、水体中氮元素和磷元素浓度、库龄等角度,深入探讨了水库温室气体排放的影响因素;提出了未来在水库温室气体研究中需要加强的几方面内容。     

温室气体排放评价指标及其定量分析

温室气体排放的科学定量评价是建立国际温室气体减排框架、确定各国合理的减排责任、部署国际减排行动的基础。通过系统阐述目前国际上通行的温室气体排放的主要评价指标(国别排放指标、人均排放指标、GDP 排放指标和国际贸易排放指标等), 并通过定量评价剖析这些评价指标的优缺点及其局限性。讨论了发展科学、公平和易于广泛接受的新评价指 标的可能性。基于可持续发展的公平性原则, 提出了“工业化累积人均排放量” 的新指标, 以客观定量评价世界各国工业化以来温室气体历史累积排放量的当代人均量。新指标的结果显示, 英美等老牌工业化国家的工业化累积人均排放量远高于全球平均水平和发展中国家的 水平。还提出并讨论了人均单位GDP 排放量、消费排放量、生存排放量等潜在的评价指标。     

中国农业氧化亚氮排放情景研究

采用国际应用系统分析研究所的"牲畜和粮食产量动态模型",模拟出2000-2030年间中国粮食和牲畜的数量和需求量的地理分布,然后应用GAINS模型预测我国未来农业N2O排放量。结果显示,2000年我国农业N2O排放量为1533ktN2O,到2030年将增加到2000ktN2O左右,增长31%;农田N2O排放占农业N2O总排放量的80%,2030年农田N2O的排放量比2000年增长37%。由于活动水平数据的模拟结果不同,各情景的N2O排放量不同,其中INMIC_低情景中N2O的排放量稍高于中、高排放情景。我国农业N2O排放主要集中在山东、河南、四川、河北,江苏、湖南、云南、安徽等省,到2030年,黑龙江、内蒙古、新疆、云南和湖南五省的N2O增加量在30ktN2O以上。硝化抑制剂作为N2O的减排措施,从2015年开始实施,减排效率由4%上升到16%。采用IPCC默认排放因子会高估我国农田N2O排放。     

湿地生态系统碳储存和温室气体排放研究

湿地生态系统是地球上重要的有机碳储库, 湿地植被和土壤碳储量丰富、碳密度高。湿地还是CO₂、CH₄和N₂O等温室气体的源和汇。近百年来,由于土地利用,特别是农业开发和泥炭开采,导致大面积湿地被排干,并排放大量温室气体。多项研究表明湿地保护和恢复能促进碳积累和减少温室气体排放,通过对国内外有关文献的分析,针对近年来科学界普遍关注的湿地生态系统碳储量、碳平衡和土地利用对温室气体排放的影响、湿地与全球气候变化关系等方面的问题进行了初步探讨。     

中国能源领域温室气体排放现状及减排对策研究

自工业革命以来,随着化石燃料的广泛应用,能源领域的温室气体排放逐渐成为其主要的人为排放源,能源、环境和经济发展之间的矛盾也日益成为各国政府共同关注的焦点。如何有效地进行能源活动中温室气体的减排已经成为涉及环境、经济、政治、外交等多方面的全球性科学问题。文章对中国能源开发利用现状和主要温室气体二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)、氧化亚氮(N₂O)能源排放源进行了简要分析,并对适合中国国情的温室气体减排与能源可持续开发与利用"双赢",实现"发展型减排"的有效途径进行了初步的探讨。     

人类活动影响下淡水沼泽湿地温室气体排放变化

利用静态箱/气相色谱法,研究了三江平原淡水沼泽湿地及垦殖农业利用下CO₂、CH₄、N₂O排放变化。不同类型湿地生长季土壤呼吸速率以季节性积水的小叶章草甸最大,湿地垦殖后土壤呼吸速率明显增大。不同类型沼泽湿地CH₄排放在时空两个方面都有明显的变化,与土壤水分条件、植物群落类型和生长状况有密切关系。沼泽湿地及垦殖后农田土壤在植物生长季都为N₂O的源,常年积水沼泽湿地在植物生长季N₂O排放通量值较小,而土壤水分常年处于非饱和的草甸灌丛土壤N₂O排放相对较高,垦殖后农田土壤N₂O排放通量最大,沼泽湿地土壤N₂O排放通量与土壤温度呈正相关关系,而垦殖后农田土壤不显著。     

中国生态过渡带分布的空间识别及情景模拟

在全球变化及其生态环境效应研究中,如何对生态过渡带的空间分布格局及变化情景进行空间定量识别和模拟分析,对揭示气候变化和人类活动对全球变化的响应及反馈具有指示性意义.在对HLZ模型进行修正和拓展的基础上,建立了生态过渡带类型的空间识别方法.并基于1981-2010年的全国782个气候观测站点数据,在实现全国生态过渡带类型...     

A quantitative comparison and analysis on the assessment indicators of greenhouse gases emission

Anthropogenic greenhouse gases (GHG) emission and related global warming issues have been the focus of international communities for some time. The international communities have reached a consensus to reduce anthropogenic GHG emissions and restrain global warming. The quantitative assessment of anthropogenic GHG emissions is the scientific basis to find out the status of global GHG emission, identify the commitments of each country, and arrange the international efforts of GHG emission reduction. Currently the main assessment indicators for GHG emission include national indicator, per capita indicator, per GDP indicator, and international trade indicator etc. The introduction to the above indicators is put forward and their merits and demerits are analyzed. Based on the GHG emission data from the World Resource Institute (WRI), the US Energy Information Administration (EIA), and the Carbon Dioxide Information Analysis Center (CDIAC), the results of each indictor are calculated for the world, for the eight G8 industrialized countries (USA, UK, Canada, Japan, Germany, France, Italy and Russia), and the five major developing countries including China, Brazil, India, South Africa and Mexico. The paper points out that all these indicators have some limitations. The Indicator of Industrialized Accumulative Emission per Capita (IAEC) is put forward as the equitable indicator to evaluate the industrialized historical accumulative emission per capita of every country. IAEC indicator can reflect the economic achievement of GHG emission enjoyed by the current generations in every country and their commitments. The analysis of IAEC indicates that the historical accumulative emission per capita in industrialized countries such as UK and USA were typically higher than those of the world average and the developing countries. Emission indicator per capita per GDP, consumptive emission indicator and survival emission indicator are also put forward and discussed in the paper.     

基于地理学综合视角的胡焕庸线IPCC复合情景（SSPs-RCPs）模拟和预测

胡焕庸线（简称胡线）是重要的人口分界线,更是一条展现中国自然与人文地理综合视角下的国情分界线。通过构建环境因素影响下的人口潜力模型,结合四组气候系统模式驱动下的作物模型和水文模型,模拟共享社会经济路径（SSPs）和代表性浓度路径（RCPs）复合情景下中国未来近期（2030年）和中期（2050年）人口时空变化趋势。发现：① SSPs情景下中国未来胡焕庸线东西两侧人口比重差距将进一步拉大,而在考虑SSPs-RCPs的复合情景下,胡焕庸线东西两侧人口比重的差距比仅考虑SSPs情景时要有所缩小。前者的原因是胡线东侧地区城市规模和等级远高于胡线西侧地区,在中国人口城市化大背景下,胡线东侧人口占比相对提升。而后者原因是受气候变化影响,胡焕庸线西侧地区的水热条件变化较之东侧有利,从而更进一步提高了人口的环境承载力。② 中国的社会经济发展对胡焕庸线两侧人口比重的影响要远大于气候变化的影响。③ 从胡焕庸的北、中、南三段区域来探讨胡焕庸线突破的可能性,胡线中段区域由于黄河等河流流经区域有较好的水资源条件,有利于推进该区域的城镇化建设,成为人口向胡焕庸线以西迁移的突破口。     

碳约束下中国县域尺度农业全要素生产率比较研究

基于2183个县级单元,利用SFA方法对1992-2011年碳约束下中国县域农业生态TFP及其分解项进行研究,并与不考虑碳排放的传统TFP进行比较。结果表明：第一,农业生态TFP年平均增长4.47%,低于传统TFP,但两者差距有缩小的趋势,2011年前者超过后者。第二,农业生态TFP贡献了中国农业总产值增长的54.9%,比传统TFP的份额低了3.6%,要素投入贡献为45.1%。第三,分解项上,前沿技术进步率是农业生态TFP的主要驱动因素,也是生态TFP与传统TFP差距缩小的动因。第四,空间分布上,生态TFP大于传统TFP的地区主要分布在胡焕庸线东南的地区;西部由于生态TFP和传统FTP都较低,呈现出“双重恶化”现象;除了嵊泗县以外,农业生态TE和TEC均低于传统TE和TEC,生态FTP也整体低于传统FTP。     

京津冀农业劳动力及其老龄化研究

京津冀地区作为中国经济发展的重要区域之一,其农村地区农业劳动力的减少与老龄化已成为关系农业、农村与农民利益的重要问题。为此,本文对京津冀地区县域农业劳动力数量与其老龄化的时空演变进行了分析,探讨了农业劳动力数量与其老龄化之间的耦合关系,剖析了乡村振兴背景下京津冀不同县域农业劳动力及其老龄化的特征,提出不同类型未来农业劳动力的发展方向,拓宽了乡村地理学的研究视角。结果表明：① 京津冀地区农业劳动力数量整体呈下降趋势,北京周边和东部沿海地区农业劳动力数量下降趋势明显;② 农业劳动力的年龄整体呈老龄化趋势,北部地区老龄化程度最为严重;③ 京津冀县域农业劳动力数量与农业劳动力老龄化程度的耦合特征可划分为慢速-轻度老龄化、慢速-重度老龄化、快速-深度老龄化、快速-中度老龄化四大类型区。     

集聚空间组织型式对中国地市尺度工业SO2排放的影响

集聚外部性是集聚影响工业污染排放的重要机制,不同的集聚空间组织型式具有不同的污染排放行为和减排效果。以中国285个地市工业SO₂排放为例,依据集聚经济理论,将集聚空间组织型式细分为集聚密度、企业地理临近度、专业化、多样性、相关多样性、非相关多样性等不同类型,在系统分析工业SO₂排放与集聚空间格局的基础上,通过构建计量经济模型,考察了不同集聚空间组织型式对工业SO₂排放强度的影响。结果表明：① 工业SO₂排放强度与工业集聚密度在空间上具有非对称性,污染排放强度西高东低,工业集聚密度、企业地理临近、多样性、相关和非相关多样性为东中高西部低;② 工业集聚对工业SO₂排放强度的影响存在空间溢出效应,相邻地区集聚密度、多样性和相关多样性水平的上升有利于本区域工业污染排放强度的下降,但专业化水平的上升则会提升本区域的工业污染排放强度;③ 提高集聚密度、引导企业集中布局有利于工业SO₂排放强度下降,多样且关联的产业组织结构有利于污染减排,而专业化和非关联产业的集中会提高污染排放强度;④ 集聚型式对工业SO₂排放强度的影响存在区域和城市规模上的异质性,集聚密度、企业地理临近、多样性和相关多样性对中西部污染减排的作用比东部明显,专业化和非相关多样性不利于东中部地区的污染减排;城区人口规模20万以下的小城市提高集聚密度、减少多样性特别是非相关多样性更有利于污染减排;城区人口规模20~50万的小城市和50~100万的中等城市,提高企业的地理接近度和多样性水平特别是相关多样性水平,有利于其降低污染排放强度;城区人口规模在100万以上的大城市,提高集聚密度和产业多样性水平在一定程度上有利于其污染减排,但其减排效果因拥挤效应而明显下降;⑤ 进一步降低工业SO₂排放强度,需要走集聚化道路,坚持提高集聚密度,因地制宜引导企业集中布局,着力提高产业在关联基础上的多样性水平,加强区域间联防联控,重视区域间的产业联系与环保合作。     

EOF分析在海岸地貌与沉积学研究中的应用进展

海岸地貌形成演化的过程和机制是当今海岸地貌与沉积学研究的核心任务.但是,对于海岸带这样高维数非线性系统行为的认识与研究还很有限,因而预测海岸地区地貌演变与沉积物输运就变得比较困难,尤其是动力数值模型在较大时空尺度上的模拟并不理想.数据驱动模型可以一定程度上解决这一问题,并且在数据驱动模型构建之前,经验正交函数(EOF)分析技术能够有效提取、定量表达数据中的主要型式与它们的时空演变,以及不同型式之间是如何相互联系的.这不但有助于构建数据驱动模型进行模拟,更有益于理解这些主控因素是如何影响海岸地貌演化的.进而不断丰富对于海岸地貌演化的过程与机制的认识.故本文在系统整理大量国内外文献的基础上.首先简要介绍了EOF分析的基本原理.然后从砂质和淤泥质海岸剖面的时空变化特征、河口近岸海底冲淤变化的时空演变特征和预测、海岸海洋地区沉积物粒度分布特征和输运等几个方面综述EOF分析在这些研究中的应用进展,同时比较分析研究实例中的问题,进而分析当前研究中的不足,提出应该主要从提高海岸地貌与沉积数据的野外获取手段与时空分辨率,拓宽可供EOF分析的时间或非时间序列的数据类型:深人挖掘EOF分析结果所显示出的海岸地貌与沉积现象中的物理过程与机制.以期为特定时空尺度的海岸地貌与沉积数值模拟提供有价值的参考信息:多与其他线性或非线性分析技术联合使用以作深入分析解释或模拟这三方面来做进一步改进,为实现EOF分析在海岸地貌与沉积学研究中的深入应用与发展提供借鉴.