岩溶地区石漠化综合治理的固碳增汇效应研究——基于实地监测数据的分析

为了探索岩溶地区石漠化综合治理的碳汇效应,以贵州毕节石桥小流域、清镇王家寨—羊昌洞小流域、贞丰顶坛小流域为研究对象,通过分析实地监测数据,分别测算了各研究区总碳存量,分析并比较了碳储量在各碳库以及不同等级石漠化之间的分布情况和大小关系。研究发现:三个研究区总碳存量仅为32 434.9tC;各碳库碳存量:土壤层>>植被层(草本层>>灌木层);碳密度在不同等级石漠化间关系表现为:轻度＞中度＞强度;总碳密度在各研究区中的大小关系表现为:毕节＞清镇＞贞丰,其中土壤层碳密度起决定性因素。此外,本文最后还提出在未来石漠化综合治理中增加碳汇监测指标、扩大石漠化综合治理碳汇研究的范围、加强岩溶作用碳汇效应基础研究等建议。      

石漠化土地固碳潜力分析——以贵州为例

以中国南方石漠化最为严重的贵州省为主要研究对象,选取其中五个有典型代表性的石漠化综合治理小流域为研究区,以70个典型样地实地监测数据为基础,测算了目前贵州石漠化土地的碳储量并分别预测了短期(20年)和长期(50年)内的固碳潜力。数据表明:2006年全省石漠化土地总碳储量达12627～20418万t碳,其中潜在和轻度石漠化的碳储量最高,占总碳储量的80%以上,是石漠化生态系统中主要的碳库;通过石漠化综合治理,预计20年后会有22655万t二氧化碳得到固定,而50年后固碳量将翻一番,达到42708万t;贵州全省石漠化土地年均固碳量达8.55～11.34×106t,可消除全区42%的工业二氧化碳排放量,有助于贵州工业二氧化碳“零排放”目标的实现。尽管石漠化生态系统有巨大的固碳潜力,但在石漠化综合治理规划中对碳汇功能缺乏充分的重视,有必要在“十二五”石漠化综合治理规划中在更高的水平上重新考量石漠化的碳汇功能。      

岩溶作用及其碳汇强度计算的“入渗-平衡化学法”——兼论水化学径流法和溶蚀试片法

岩溶作用通过碳酸盐岩溶解时消耗大气或土壤CO2成为重要的碳汇过程。本文首先简要介绍了定量评价岩溶作用及其碳汇强度的水化学径流法和碳酸盐岩溶蚀试片法及其优缺点,即水化学径流法仅适用于边界清楚且为全排型的流域,而试片法仅适用于土壤中不含碳酸盐矿物的条件。继而推导出了岩溶作用及其碳汇强度计算的“入渗-平衡化学法”(或称“潜在最大溶蚀法”),该方法的优点在于只要知道了相关地区的基本气候资料,如温度、降水和蒸发蒸腾数据,即可计算出该地区的岩溶作用及其碳汇强度。      

土地覆盖对岩溶地下河碳汇的影响——以广西打狗河流域为例

以广西打狗河为例,对比分析河流东、西两岸地下河的土地覆盖差异及其对岩溶碳汇的影响。打狗河东岸林地占56.13%,耕地占15.15%;而西岸林地、耕地分别只占20.8%、12.95%。但西岸的裸岩和荒地比例大,分别占29.57%和25.95%,而东岸分别占14.19%和10.98%。植被和土壤覆盖差异导致了东、西两岸碳循环的地球化学指标有明显的差异,东岸地下河水的HCO3-、Ca2+、PCO2(平均分别是233.71mg/L、85.5mg/L、909.46Pa)明显高于西岸(分别为177.26mg/L、64.65mg/L、257.37Pa),而东岸的SIC、pH值(分别为0.12和7.40)又低于西岸(分别是0.38和7.85)。因此,东岸有更强的岩溶动力条件,东岸地下河的平均碳汇强度比西岸高14%,其中,东岸下桥地下河的碳汇强度是西岸旦峒地下河的3.7倍。东西岸地下河水的δ13CDIC、TOC资料也进一步证明了土地覆盖条件对地下河岩溶碳汇具有重要的影响。      

喀斯特适生植物固碳增汇策略

通过分析喀斯特地区的土壤化学性质,明确了喀斯特地区植物的固碳增汇的限制因素为岩溶干旱、低营养、高pH、高重碳酸盐等。通过对喀斯特适生植物和非适生植物的无机碳源、氮源的利用以及对低营养的响应差异分析,总结出了喀斯特适生植物交替、高效利用碳酸氢根离子作碳源的开源固碳增汇策略,以较低的营养成本获取较高的光合固碳能力的低成本倍增固碳增汇策略,以及掠夺式吸收限制性的铵态氮和补偿式吸收硝态氮来实现固碳增汇作用的以氮增汇策略等;提出了喀斯特适生植物固碳增汇能力的利用途径,可最大限度挖掘出喀斯特地区植物的固碳增汇潜能。      

半干旱岩溶区土壤次生碳酸盐比例及对岩溶碳汇计算的影响

定量评价半干旱岩溶区土壤次生碳酸盐比例和来源有助于认识土壤系统影响岩溶作用的机理。选取山西晋中盆地西南,吕梁山东侧的半干旱岩溶区马跑神泉小流域为研究对象,通过对林地、退耕地、灌丛地土壤剖面进行分层取样并测定碳酸盐含量及其δ13C、CO2浓度及其δ13C值,分析其随深度的变化规律和控制因素;并结合研究区碳酸盐岩的δ13C值计算3个剖面各层土壤次生碳酸盐所占比例。研究结果表明:3个土壤剖面的碳酸盐含量、CO2浓度在0~50 cm土层随深度增加而增加,在50~70 cm土层随深度增加而减少;土壤碳酸盐δ13C值、δ13CCO2值在0~50 cm土层随深度增加而偏负,在50~70 cm土层随深度增加而偏重;土壤碳酸盐含量及其δ13C值主要受次生碳酸盐比例控制,而土壤CO2及其δ13CCO2值在上层主要受大气CO2和土壤有机质分解生成的CO2共同影响,下层还受土-岩界面岩溶作用过程制约;退耕地、林地、灌丛剖面次生碳酸盐所占比例的均值分别为52%、42%和32%,证实北方半干旱岩溶区土壤中存在原生碳酸盐向次生碳酸盐转化过程。      

昆明市碳源碳汇结构变化及其驱动因子研究

基于碳平衡理论,通过综合分析城市区域内主要自然生态系统的固碳功能,以及主要社会经济活动的排碳行为,构建了城市碳平衡分析模型,并以昆明市为例进行了研究。结果表明:昆明市碳收支不平衡,碳汇对碳源的抵消作用很弱;并且随着社会经济的发展这种不平衡状况在加剧,2010年,昆明市碳平衡系数为1.90,即城市释碳量是固碳量的1.90倍;碳供需余缺(释碳量-固碳量)达到1565.35×104t/a。产值增长是碳排放增加的主要动力,而能源强度下降、能源结构和产业结构调整是减缓碳排放的主要动力。     

白令海盆pCO2分布特征及其对北极碳汇的影响

利用中国首次北极科学考察期间所观测到的白令海及楚克奇海表层海水CO₂分压(pCO₂)的变化及其异常, 研究了白令海盆pCO₂的分布特征及与周围水文环流的相关关系. 结果表明, 与具有高生产力的白令海陆架区不同, 在白令海盆观测区内, 叶绿素整体水平较低, 生物作用不是pCO₂空间分布的主要调控因子, 而水文环流要素呈现出重要影响, 是典型的高营养盐低叶绿素(HNLC)海区. 研究表明, 白令陆坡流(Bering Slope Current; 后变性为阿纳德尔流, Anadyr Current)对白令海盆pCO₂空间分布也产生了重要影响. 从HNLC的白令海盆流过来的白令海亚北极水, 将补充西北冰洋夏季几乎耗尽的表层营养盐, 有利于浮游植物的生长, 增强对大气CO₂的吸收能力, 形成有机碳汇; 另一方面, 注入白令海的淡水来源的无机碳在白令海没有向深海输出, 多数会通过阿拉斯加沿岸流注入北冰洋, 形成一个重要的无机碳汇, 这两大碳汇都在北极对全球变化的响应中起着十分重要的反馈作用.     

中国滨海湿地蓝色碳汇研究进展

采用文献资料法,对中国滨海湿地蓝色碳汇的概念、机理、功能、评估方法、增汇技术、制约因素、交易市场和滨海保护与修复等方面的研究进行了评述。滨海湿地的概念有广义和狭义之分,随着研究的深入,目前多倾向于采用广义概念;滨海湿地蓝色碳汇指生态系统吸收和固化碳的过程和机制;滨海湿地具有强大的固碳能力,但是不同类型滨海湿地的固碳能力存在差异;还没有采用统一的计量方法评估滨海湿地的蓝色碳汇,因此,采用不同的方法,评估各种生境的蓝色碳汇;固碳增汇技术主要包括植物物种选择与种植相结合技术、生境改造技术、种植技术和管理技术;当前,中国的滨海湿地生态系统结构和功能总体上呈退化趋势、蓝色碳汇衡量和标准化尚未成熟、蓝色碳汇交易市场建设缓慢共同制约着滨海湿地蓝色碳汇的发展;滨海湿地蓝色碳汇交易市场建设包括蓝色碳汇标准体系建设和蓝色碳汇交易实施机制建设;在生态退化诊断、修复目标、修复措施、修复监测、修复成效评估等方面开展了滨海湿地保护与修复的研究。未来,应该强化滨海湿地碳循环机理、固碳增汇技术、系统量化方法、市场交易机制、国际合作机制等方面的研究。     

河南省碳源碳汇的时空变化研究

碳源、碳汇是影响低碳发展的重要因素,由其形成的碳盈亏是区域低碳经济发展战略及政策制定的重要依据。本文基于能源消耗数据、主要工业产品产量,参考IPCC的碳排放标准,结合其他相关研究,计算了河南省能源消耗及水泥、钢铁、合成氨生产过程中产生的碳排放;在对研究区遥感影像处理的基础上,通过归一化植被指数(NDVI),将河南省的碳汇分为耕地、林地和草地,根据各种植被的碳排放和碳吸收系数,计算了河南省的碳汇及其变化,并对碳盈亏及其空间变化进行分析。结果表明：①研究期内,河南省碳排放及人均碳排放呈上升趋势,碳排放总量及人均碳排放年均分别增长11.22%和10.72%,而且空间差异明显,豫西、豫北、豫中地区人均碳排放相对较高,而豫南、豫东南地区则相对较低。②能源消耗是河南省的主要碳源,其碳排放量呈逐年增加趋势,但所占比重在不断下降;水泥、钢铁是除能源消耗外的另一种主要的排放源,其碳排放量及所占比重则呈逐年上升趋势。③河南省碳汇主要以林地和耕地为主,草地所占比重很小;全省碳汇呈减少趋势,2005-2013年期间减少了7.40%(47.05万t),年均减少5.88万t。④河南省总体上呈现碳亏状态,研究期内碳亏呈增长趋势,且碳亏的地区数量也在增加,总的来看,豫南、豫东南、豫西地区处于碳盈或弱碳亏状态,豫中及豫北地区处于较严重的碳亏状态。⑤河南省应通过改善能源结构、调整产业结构、优化用地布局等措施,减少碳源,增加碳汇,通过区域碳补偿或生态补偿等手段鼓励碳盈地区减源增汇,为低碳发展创造良好的外部环境。