农用地整治项目的碳效应分析与核算研究

农用地整治项目作为一项采取工程技术措施对土地利用的结构、方式等进行改造的实践活动,在显著改变土地利用活动的同时,也对区域碳平衡产生重要影响。本文从工程实施碳效应、土地结构碳效应、土地利用方式碳效应三方面对农用地整治的碳效应进行了分析,并以江苏宜兴市农用地整治项目为例进行了测算。主要结论如下：①项目整治后,土地结构变化碳储量增加3 718t,工程建设净碳排放量约为6 830t,土地利用方式变化年碳汇量增加5 459t;②项目区耕地碳储量增加11 071t,耕地面积增加是主要原因;③灌溉排水工程是影响碳排放量的最重要的工程类型,水泥、钢材和柴油等工程建设物资投入是促使碳排放量增加的主要来源;④区域年净碳汇量增长显著,增幅为23.64%,主要源于耕地种植面积的增加和农业灌溉条件的改善。     

土地利用碳排放及低碳优化研究进展与趋势展望

土地作为陆地生态系统的自然空间载体以及人类生产生活的社会经济载体,在不同利用方式下扮演着碳源/碳汇的角色。开展土地利用碳排放研究,制定土地利用低碳优化策略,对维持自然生态系统与社会经济系统平衡、引导社会经济的低碳转型与可持续发展、助力碳达峰与碳中和目标的实现具有重要意义。本文基于“理论-方法-实践”的范式,梳理了土地利用碳排放及低碳优化的研究脉络,从土地利用碳排放效应、土地利用碳排放核算方法、低碳目标导向的土地利用结构优化及其模式与政策4方面总结现有研究进展,并对未来研究趋势进行了展望。本文认为未来应围绕“从全生命周期视角出发构建土地利用低碳优化研究的系统框架、基于全域全要素管控设计低碳国土空间规划的实现路径、统筹‘规模-结构-布局-强度’以优化碳排放约束下的建设用地空间格局、以基于自然的解决方案为原则制定差别化的生态系统碳汇提升方案和耦合多元要素以探索土地利用低碳优化的多学科交叉应用”等方面展开研究,以期为编制低碳目标导向的国土空间规划和制定科学合理的低碳管理策略提供理论基础。     

上海郊区快速工业化的土地利用及碳排放响应 ——以张江高科技园区为例

高速发展的工业化进程加快了大城市郊区传统农业用地向工业及其他非农用地的转变,进而影响整个区域的碳源/碳汇和碳排放。基于上海张江高科技园区1989年、2000年、2006年和2009年等四期土地利用数据,定量分析近20年来该区域土地利用变化及空间分异特征,在此基础上探讨土地利用变化与碳排放的响应关系。结果表明：①张江高科技园区在工业化进程中,各种土地利用方式的变化及其相互转化程度非常剧烈,89.3%的农业用地萎缩,其中转变为工业用地和居住用地等为主导变化类型,占所有变化面积的27.98%和19.01%;②区域工业用地扩张所带来的碳排放量显著增加,2009年碳排放量为82.018万t,而由于耕地等碳汇面积持续减少,碳吸收量仅为0.569万t,由此造成的碳赤字达906km2,相当于园区面积的36.24倍,是整个浦东新区面积的1.72倍     

土地利用结构优化生态效益考量方法研究

土地利用生态效益考量已成为区域土地资源优化配置研究的重要内容。本文采用多目标优化模型,以生态承载力、生态支持能力和生态绿当量作为土地生态效益的衡量指标,对土地利用结构优化生态效益考量方法进行研究,并以南京江宁区为例,求得土地利用生态效益优化的若干方案,然后采用灰色关联度分析及主成分投影相结合的方法进行方案的社会和经济效益择优。结果表明：①该方法对土地利用结构优化生态效益考量是可行的,可以为区域的土地资源优化配置、新一轮规划修编提供有利借鉴;②采用该方法,目标年与基期年相比,研究区耕地面积减少幅度较小,可完成耕地保有量目标,园地、林地比重分别增加1.02%、4.41%,居民点工矿用地比重增加1.25%,交通用地增加0.91%,建设用地总量增加较小,土地利用结构得到优化,生态效益提升。     

土地利用结构优化生态效益考量方法研究——以南京江宁区为例

土地利用生态效益考量已成为区域土地资源优化配置研究的重要内容.本文采用多目标优化模型,以生态承载力、生态支持能力和生态绿当量作为土地生态效益的衡量指标,对土地利用结构优化生态效益考量方法进行研究,并以南京江宁区为例,求得土地利用生态效益优化的若干方案,然后采用灰色关联度分析及主成分投影相结合的方法进行方案的社会和经济效益择优.结果表明:①该方法对土地利用结构优化生态效益考量是可行的,可以为区域的土地资源优化配置、新一轮规划修编提供有利借鉴;②采用该方法,目标年与基期年相比,研究区耕地面积减少幅度较小,可完成耕地保有量目标,园地、林地比重分别增加1.02%、4.41%.居民点工矿用地比重增加1.25%,交通用地增加0.91%,建设用地总量增加较小,土地利用结构得到优化,生态效益提升.     

江苏省土地利用变化对陆地生态系统碳储量的影响

土地利用变化是影响陆地生态系统碳储量变化的重要驱动因素,目前相关研究主要集中在土地利用变化对单一生态系统的影响,如土壤生态系统、森林生态系统、农地、草地生态系统等,本文以江苏省为研究区域,综合考虑了整个生态系统来探讨土地利用变化对碳储量的影响。文中涉及到的数据包括土地利用数据、土壤数据、植被数据。利用ArcGIS9.3分析1985到2005年江苏省土地利用变化,根据不同的方法,分别计算了江苏省不同土地利用类型的土壤碳储量和植被碳储量,并分析其对土地利用变化的影响,主要结论如下：①江苏省陆地生态系统总碳储量为975.72Tg,其中土壤碳储量为922.03Tg,占有机碳总储量的94.5%,土壤平均碳密度为9.41kg/m2,植被碳储量为53.69Tg,占有机碳总储量的5.5%,植被平均碳密度为1.791kg/m2;②1985-2005年江苏省陆地生态系统有机碳储量共减少9.73Tg,其中土壤有机碳储量减少7.54Tg,植被有机碳储量减少2.19Tg,土地利用变化造成了有机碳的释放,释放量占江苏省陆地生态系统有机碳储量的1%;③建设占用耕地是引起碳储量变化的主要原因,但总体而言,人类土地利用活动对江苏省陆地生态系统总碳储量平衡的扰动并不大;④应通过加强耕地保护、增加碳汇和土地利用结构优化等方式来降低人为活动对自然碳过程的影响。     

基于碳平衡的区域土地利用结构优化——以吉林省通榆县为例

土地利用/覆被变化对陆地生态系统碳循环有着显著影响.基于实地采集的土样测试数据和1989年、2000年、2004年8月份的陆地卫星TM遥感影像数据,采用生态系统类型法对吉林省通榆县旱田、水田、林地、草地、水域、城镇用地、沙地、盐碱地、湿地等11种陆地生态系统有机碳储量进行了估算,分析了土地利用/覆被变化对碳储量的影响;并采用线性规划方法优化土地利用结构,以实现土地利用结构变化下的陆地生态系统的碳平衡.结果表明,在以草地退化、土地沙化和盐碱化为主要特征的土地利用变化中,1989年～2000年研究区陆地生态系统的有机碳储量减少387.70×104t,2000年以后进行的退耕还林、退耕还草等生态建设使有机碳储量增加69.70×104t.应用线性规划模型获得的土地利用方案可以满足研究区对各类土地的需求,并预测2020年有机碳储量可达到4729.70×104t.     

基于碳平衡的区域土地利用结构优化

土地利用/覆被变化对陆地生态系统碳循环有着显著影响。基于实地采集的土样测试数据和1989年、2000年、2004年8月份的陆地卫星TM遥感影像数据,采用生态系统类型法对吉林省通榆县旱田、水田、林地、草地、水域、城镇用地、沙地、盐碱地、湿地等11种陆地生态系统有机碳储量进行了估算,分析了土地利用/覆被变化对碳储量的影响;并采用线性规划方法优化土地利用结构,以实现土地利用结构变化下的陆地生态系统的碳平衡。结果表明,在以草地退化、土地沙化和盐碱化为主要特征的土地利用变化中,1989年~2000年研究区陆地生态系统的有机碳储量减少387.70×10⁴t,2000年以后进行的退耕还林、退耕还草等生态建设使有机碳储量增加69.70×10⁴t。应用线性规划模型获得的土地利用方案可以满足研究区对各类土地的需求,并预测2020年有机碳储量可达到4729.70×10⁴t。     

多重目标约束下中国省际产业能源协同的碳排放效应

【目的】加快构建清洁低碳能源系统和集约高效产业系统是实现经济发展动能转换、形成绿色低碳循环发展经济体系的关键。【方法】本文基于Kaya恒等式构建了产业系统碳排放影响因素模型，以中国30个省份发展规划中政策性目标作为约束条件，利用多目标规划模型对“孤立式”与“协同式”两种优化策略下省际能源结构、产业结构、碳排放量等特征进行分析。【结果】研究发现：(1)在当前能源与产业结构下，经济增长与节能减排目标难以兼顾，“协同式”优化策略下中国二氧化碳潜在减排规模更大，为78082.90万t。(2)能源强度是现阶段影响碳排放的主导因素，省际产业能源协同的碳排放效应具有两面性，应重视碳排放随产业发生转移的问题。(3)在充分实现能源调配和产业转移的情况下，东中西部总产值平均增长幅度为7.98%，经济结构显著优化，地区特色更为突显，一定程度上打破了地区间产业同构的窘境。【结论】本文通过对多重目标约束下地区差异化发展策略的碳排放效应进行探讨，证实了多重目标约束下省际“协同式”策略的碳减排效应更为显著，为构建中国绿色低碳循环发展经济体系提供方法借鉴和政策启示。     

基于碳夹点分析的中国能源结构优化研究

本文研究了碳排放目标下我国能源结构的优化问题。论文运用碳夹点方法识别能源消费瓶颈,并通过能源替代确定满足碳排放约束的清洁能源量,最后以我国政府承诺的2020年碳减排目标为例,基于对2020年我国能源消费及碳排放量的预测,对我国整体能源结构优化进行实证分析。研究结果表明,2020年我国预测碳排放量高于碳减排目标,在清洁能源达到2 466.8万TJ~3 496.2万TJ时,能够实现2020年比2005年单位GDP减排40%~45%的碳排放目标。研究发现,碳排放约束下能源结构优化必须在一定的激励和约束措施下才能实现,且关键在于降低高碳能源的比重。能源结构的优化需依据能源的碳排放因子,按照由低向高的顺序通过清洁能源对高碳能源的替代来实现。清洁能源消费比重的提升是实现2020年碳减排目标的关键。中国经济步入以中高速增长为标志的"新常态"将有利于2020年能源消费总量的控制以及清洁能源消费比重的增加。     

河北省曲周县农田生态系统碳循环及碳效率研究

农田生态系统在全球碳循环中具有突出地位,研究农田生态系统碳循环过程、掌握地区碳收支情况,对挖掘农田多功能性、发展低碳农业具有重要意义,同时为制定农业生态补偿提供依据。本文综合分析农田生态系统碳循环过程,并根据实际情况修正核算了碳排放系数,从碳输入、碳输出、固碳三个过程对曲周县农田生态系统碳源和碳汇以及碳效率进行研究。结果表明,2011年曲周县农田生态系统碳平衡值为-3.30万t,当年可固定碳17.61万t。土壤呼吸、农用机械以及氮肥、磷肥的使用是造成碳排的主要因素。各乡镇农田生态系统碳源和碳汇情况有所差异,曲周镇等乡镇由于高投入低产出导致当年系统为碳源,而候村镇、河南疃镇等乡镇由于低投入、高产出导致当年系统为碳汇。曲周县农田生态系统虽整体表现为碳源,但仍具有较强的碳汇能力以及较高的碳效率,在一定程度上可弥补碳排放对环境造成的影响。     

资源型经济转型试验区政策对碳排放的影响评估——以山西省为例

低碳发展已成为新时期经济社会发展的主要导向,在山西省资源型经济转型的探索道路中,降低碳排放,不断提高可持续发展能力,是其实现转型和高质量发展的基础。本文基于2004—2017年山西省面板数据,运用合成控制法并建立中介效应模型,研究资源型经济转型综合配套改革试验区政策对碳排放的政策效果及作用机理。研究发现：①资源型经济转型能够有效地抑制山西省碳排放量的增加。在研究时段内,受到政策冲击后山西省的碳排放仅增长89.6%,与合成控制法模拟的山西省135.5%的碳排放增长相比,共减少碳排放78944.68万t。②在政策实施后的短期内,环境规制、产业结构升级均在5%的显著水平上有效抑制了碳排放,其中环境规制发挥中介效应,产业结构升级的作用表现为直接效应。③在短期内,金融发展、技术创新分别在10%和5%的水平上促进了碳排放,从中均发挥“遮掩效应”。由此说明,资源型经济转型综合配套改革试验区政策通过加强管制、产业转型等手段为山西省低碳发展作出了贡献,但是还需要进一步反思并完善有关金融发展、科技创新的制度体系。本文结果有助于为山西省及更多的资源型地区经济低碳高质量转型提供借鉴。     

光伏发电系统碳中和及其影响因素

发展光伏能源是构建清洁能源体系、实现社会经济发展绿色低碳转型的重要举措,明确光伏发电系统的碳中和路径,辨识其影响因素对于能源转型从而促进碳中和目标实现具有重要意义。本文基于生命周期评价,解析了光伏发电系统的碳排放特征,探讨了光伏发电系统全生命周期碳收支和光伏阵列下草地生态系统固碳增汇的影响因素。研究发现：①功率为500 kW的光伏电站从生产到废弃处理全过程碳排放量约为1.00×10⁶ kg;②相比标准煤发电,其全生命周期中减碳量约为3.05×10⁵ kg/a,节省标准煤约1.24×10⁵ kg/a;③若光伏阵列下草地生态系统固碳速率以0.33 Mg C/(hm²·a)为参考,全生命周期内草地生态系统的固碳量约为8.25 Mg,考虑其相比标准煤发电的减碳量后,500 kW光伏发电系统约需3.27年可以中和其生产建造过程的碳排放。光伏组件和设备生产过程中各阶段的能耗、光伏场地气候特征等均会影响光伏发电系统碳中和目标的实现,采用节能环保材料、改进生产工艺、优化光伏场地选址、构建“光伏+生态修复”协同发展技术可以有效提升光伏发电系统的碳中和效率及固碳增汇能力。     

面向多目标情景的大清河流域水资源利用权衡

大清河流域是中国人水关系最为紧张的流域之一,也是推进京津冀区域协调发展的关键地域。针对未来不同发展情景,研究流域水资源利用的可能矛盾和应对策略,对于保障流域可持续发展至关重要。本文以大清河流域水土资源定量评估为依据,以水-土-粮-人关系为纽带,研究了在惯性发展、休耕政策、农田节水3种情景下,流域水-粮关系的演变特征,提出了大清河流域水-粮权衡优化方案。研究表明：①大清河流域在当前土地利用结构下,粮食生产可实现自给略有盈余,但过多的农业生产耗水导致大清河流域地下水超采严重。②尽管已在大清河流域探索实施休耕政策,但当前局部休耕节约的水资源量远不及地下水超采量。若要实现控制地下水超采并使流域供需水平衡,需继续在白洋淀东部和南部平原扩大冬小麦休耕面积25.3万hm²,或从流域外增加引调水量7.2亿m³。③到2030年大清河流域将面临粮食安全和水资源安全的双重压力,水资源缺口将达13.8亿m³。为缓解流域水资源压力,未来需加大跨流域调水力度;同时,继续扩大冬小麦休耕面积也是缓解流域水资源矛盾的重要政策选项。     

青海湖流域生态服务价值时空格局变化及其影响因子研究

生态系统服务价值核算对于环境可持续性、人类福祉与经济发展分析、政策框架制定具有重要参考意义。 本研究选取以高寒草地为主要覆盖类型的青海湖流域为研究区域,采用从植被茂盛程度和提供生态服务的有效时间两个维度修正后的EGESV模型,分别对青海湖流域2000年、2012年生态服务价值进行评估并分析了其空间格局变化特征及其影响因子。研究结果表明,2012年青海湖流域内各覆盖类型提供的生态服务价值总量为157.93亿元,比2000年增加了1.24亿元。2000年各覆盖类型提供的生态服务价值总量呈现水域>草地>森林>农田>荒漠>城镇,2012年荒漠生态服务价值总量超过农田的生态服务价值总量。不同的土地覆盖类型空间格局在整体空间上决定着青海湖流域生态服务价值空间格局的异质性。由于草地生态系统内部植被茂盛程度、生长季长度的差异,生态服务价值在空间上整体呈现纬度地带性,部分区域表现出垂直地带性变化特征。受人类活动、气候变化的双重干扰,流域内生态服务价值空间格局变化明显,呈现部分地区高生态服务价值的集聚化分布向均匀化转变,草地生态服务价值在空间上整体升高,青海湖高生态服务价值区域范围扩张。人类活动干扰下的土地利用变化是流域内生态服务价值总量降低的主要原因,而气候变化对流域生态系统的潜在影响利于流域生态服务价值总量的增加。该研究结果可为政府制定气候变化趋势下青海湖流域生态环境保护政策提供科学的依据。     

2012年山东省乔木林碳储量研究

准确评估区域森林生态系统的固碳能力和趋势,系统分析不同森林类型的固碳能力时空异质性,对于实现森林可持续经营和固碳增汇具有重要意义。以山东省第八次森林资源清查数据为基础,结合不同树种的基本木材密度、生物量扩展因子、地下生物量/地上生物量比值及其含碳率,研究了山东省乔木林乔木层碳储量、碳密度及其按优势树种、龄组和林种的分布特征。结果表明：山东省乔木林乔木层碳储量为3 404.46万t,其中阔叶林的碳储量占82.52%。山东乔木林乔木层平均碳密度为21.09t/hm²,低于全国平均水平。山东省乔木林以幼龄林和中龄林为主,其碳储量分别占全省乔木林乔木层碳储量的49.04%和24.77%。按林种划分,用材林的碳储量最大,约占全省乔木林乔木层碳储量的58.08%;而特种用途林的碳密度最大,为23.74t/hm²,分别为防护林和用材林乔木层碳密度的1.30倍和1.29倍。山东省森林碳储量以人工林为主,约占97.36%。本研究可为中国区域尺度的森林生态系统碳汇功能评估提供参考数据。     

南方红壤丘陵耕地生态修复补偿标准研究

科学制定生态补偿标准,引导企业合理规模种植,对于南方红壤丘陵山地生态脆弱区耕地生态修复具有重要意义。本文从企业微观经济行为出发,构建南方红壤丘陵山地新开垦耕地的生态补偿标准、新增生态系统服务价值、利用方式转化比例、土地面积的四维空间理论方法,提出以生态修复为导向的南方红壤丘陵山地生态脆弱区新开垦耕地补偿标准制定方法。并以浙江省松阳县为例进行了实证研究,研究结果表明：面向720 hm²待修复耕地,综合考虑当前生态补偿标准、县级政府财政能力,设定生态系统服务价值修复量为1000万元/a,补偿标准0.51万元/（hm²·a）,企业转换利用方式种植脐橙转换面积比例为50%,需补偿资金为368.49万元/a。建议面向南方红壤丘陵山地生态脆弱区新开垦耕地生态修复目标,出台空间定位准确和补偿标准细化的精准生态补偿政策。     

2000—2019年缅甸南部橡胶林时空演变

橡胶林是东南亚地区重要的经济林种和战略物资,及时、准确掌握橡胶林时空动态信息对于可持续的森林资源监测、管理和维护生态环境健康稳定具有重要意义。为深入探索缅甸孟邦橡胶林的时空动态过程,本文选取2000—2019年Landsat长时间序列遥感影像,利用连续土地覆被变化检测与分类（CCDC）算法,通过变化检测,得到研究区的各连续变化像元;然后,利用随机森林（RF）算法对变化像元进行分类得到橡胶林及相关地物分类结果;最后,在精度验证的基础上,探索分析橡胶林时空演变和造成的其他土地覆被类型变化。研究结果表明：①利用Landsat时序遥感数据,结合CCDC算法可以准确提取橡胶林及相关地物的时空分布,总体分类精度优于85%,F₁分数大于0.80,其中橡胶林的分类精度优于80%。②2000—2019年缅甸孟邦橡胶林分布格局总体呈逐年扩张趋势,至2019年橡胶林面积由7.25万hm²增加至19.72万hm²,面积增加1.72倍。③从土地利用转换角度得出,橡胶林的扩张主要由天然林和耕地转换而来,20年来转换总面积为12.47万hm²;其中,天然林减少面积最大,为10.52万hm²,占总土地变化面积的84.36%。橡胶林扩张受社会经济因素的价格影响,20年来,橡胶林扩张造成的天然林和耕地变化均呈现先增大后减少趋势,与橡胶年平均出口价格波动速率基本吻合。相关结果可以为当地橡胶林持续监测与生态环境可持续发展提供决策支持。