河北省碳足迹及碳承载力的时空演变分析

[目的]碳足迹及碳承载力的时空演变分析是当前分析温室气体排放量的热点问题。[方法]文章采用2004~2014年河北省化石能源消费数据、土地利用结构数据以及经济社会数据,通过构建碳足迹模型,基于Arc GIS平台对河北省11个地级市的碳足迹、碳承载力、净碳足迹进行时空演变分析。[结果](1)2004~2014年河北省碳足迹由2.224 5亿t增长至4.792 2亿t,其中煤炭能源消费量占90%左右,唐山、邯郸和石家庄碳足迹值较高,分别占河北省碳足迹的33%、18%和16%;(2)2004~2014年河北省碳承载力由9 043万t增长至1.050 6亿t,其中林地碳承载力占河北省碳承载力的97%左右,西南地区农、林业发达,碳承载力相对较高;(3)2004~2014年河北省净碳足迹呈逐年上升趋势,由1.536 7亿t增长至4.236 5亿t,唐山、邯郸及石家庄净碳足迹较大,分别占河北省净碳足迹的40%、22%和16%;(4)除保定外,其他10个地级市的碳足迹压力指数变化强度均呈现不同程度的增强趋势。此次研究成果将为河北省未来制定温室气体排放量等相关政策的建设提供参考。[结论]整体来看,河北省碳足迹及碳承载力呈逐年增长的变化趋势,应加强温室气体的管控力度,减小碳排放给河北省带来的负面影响。     

青海省旅游业碳足迹与碳承载力的动态研究

以碳足迹理论为基础,对青海省旅游业2010—2019年的碳足迹和碳承载力进行科学计量和动态比较。结果表明:①青海旅游碳足迹与碳承载力均有提升,碳承载力始终高于碳足迹;旅游人均碳足迹增加,2015年后相对稳定至103 kg/人左右;②青海旅游人均碳承载力由稳定波动转变为持续下落,旅游人均净碳足迹逐年上升至-172.1 kg/人。因此,旅游业对青海省以草地资源为典型代表的生态系统具有一定的消极影响,但同时也为生态保护提供了可能的资金保证。青海省应提高旅游业的碳排放效率,将粗放式的旅游开发转向精细化运营,深入发展生态旅游。     

近24年三峡水库库尾重庆市江津区耕地利用碳汇及碳足迹变化

目的 碳排放增长引发的全球气候变暖等问题日益受到社会各界的关注,耕地作为碳源和碳汇双重作用载体,剖析其碳排放演进特征显得极为重要。方法 文章基于1997—2020年重庆市江津区耕地利用变更数据和农业数据等,对农作物生育过程中碳吸收及生产过程中的碳排放做了分类测算。结果 （1）江津区耕地利用碳排放、碳吸收、碳汇均成增长趋势,与1997年相比,碳排放增加了3.46万t,涨幅高达86.86%,碳排放强度涨幅为91.18%,主要碳源是农业化肥施用和农膜使用;（2）碳吸收增加了50.30万t,涨幅为27.31%,碳吸收强度涨幅为30.78%,蔬菜、水稻和其他粮食作物的碳吸收贡献比最大;由于碳吸收远大于碳排放,碳汇值均为正值,与1997年相比涨幅为26%,碳汇强度涨幅为29.50%;碳足迹与单位面积碳足迹比1997年相比均为增加态势,碳足迹增加0.11万hm²,涨幅为42.31%,单位面积碳足迹增加了0.011hm²/hm²,涨幅为45.45%,但24年间净碳足迹值均为负值。结论 近24年间重庆市江津区耕地利用处于碳生态盈余状况。     

近20年海南岛热带农田生态系统碳足迹时空格局演变

目的 厘清农田生态系统碳动态及其影响因素,为海南发展热带特色高效农业,推进国家生态文明试验区建设提供理论依据和数据支撑。方法 文章基于1999—2018年海南岛县域尺度的农田生产投入及作物产量等数据,构建农田生态系统碳足迹模型,利用ArcGIS 10.4、SPSS 21.0等平台,探讨海南岛农田生态系统碳足迹时空变化及其影响因素。结果 研究期间海南岛农田生态系统碳排放总量呈波动增长,年均增幅1.15%,其中,土壤呼吸占碳排放量比例最高,为52.52%;碳吸收总量呈现先上升后下降的趋势,拐点发生在2013年,作物结构调整是碳吸收总量下降主要原因;海南岛农田生态系统碳足迹总量呈波动增长趋势,年均增长率为2.94%,2016年农田系统碳平衡由生态盈余转为生态赤字。从空间上看,碳排放、碳吸收和碳足迹总量都呈四周沿海地区高,中部内陆地区低的分布格局;但单位面积碳足迹呈现东南高,西北低的空间分布规律。结论 研究期间海南岛各县市的农田系统碳足迹呈持续增长趋势,农田生态系统碳汇功能持续减弱,并在2016年由碳汇转变为碳源,调整优化农业产业结构和加强田间管理是增加农田生态系统碳汇功能的主要措施。     

石家庄市鹿泉区资源环境承载力评价

基于资源环境指标的调查,构建了鹿泉区资源环境承载力评价指标体系及计算方法,对鹿泉区水资源承载力及资源环境承载力进行了分析。结果表明:2017年鹿泉区水资源承载力平衡指数为-2.1,鹿泉区可供水资源量不具备对目前规模的社会经济系统的支持能力;2012～2017年资源环境承载力盈余量评价得分从-0.0797降至-0.1252,属已经超载范畴,且超载程度逐年加重。最后,提出了相应的建议。     

基于碳足迹的黑龙江垦区农业生态系统碳源/汇时空变化

目的 文章研究从时间和空间两方面分析垦区主要粮食作物、经济作物和蔬菜瓜果类作物的碳源/汇变化特征,明确影响碳足迹的主要因素,旨在为促进垦区农田生态系统固碳减排、发展低碳农业和保障农业可持续发展提供科学依据。方法 基于1992—2019年黑龙江垦区农作物播种面积、产量和农业投入等数据,利用农田生态系统碳足迹模型,分析黑龙江垦区农田生态系统碳排放、碳吸收和碳足迹时空变化特征。结果 （1）1992—2019年黑龙江垦区农田生态系统碳排放、碳吸收和碳足迹均表现为增加趋势,但碳吸收量明显高于碳排放量,两者比例为22.8∶1,且碳足迹占同时期种作物播种面积的比例较低（在4.0%~5.0%）,垦区农田生态系统碳汇功能较强。（2）农田灌溉和氮肥施用是碳排放的主要贡献因子,占比分别为38.0%和34.4%。黑龙江垦区农田生态系统单位面积碳排放量在145.2~401.9 kg/hm²,高于全省但低于全国平均水平。水稻、玉米、豆类、小麦四大类作物贡献了垦区94.9%的碳吸收量。（3）在空间上,黑龙江垦区农田生态系统碳排放、碳吸收和碳足迹均主要分布于黑龙江省东部和东北部的宝泉岭分局、红兴隆分局、建三江分局和牡丹江分局。结论 黑龙江垦区农田生态系统处于较高的碳生态盈余状态,具有较好的生态屏障作用,对于促进区域低碳农业发展具有现实意义。     

重庆市乔木林碳储量动态分析及潜力预测

对碳储量和碳密度进行定量估算和动态分析,可为生态建设和森林合理经营提供参考,为碳汇特征提供科学依据。利用重庆市第六次(2002年)、第七次(2007年)、第八次(2012年)、第九次(2017年)森林资源连续清查数据,采用连续生物量扩展因子法,估算了4次森林资源连续清查周期内乔木林碳储量和碳密度,并进行动态分析;利用分起源主要优势树种的单位面积蓄积-林龄Logistic生长方程,预测2022年重庆市乔木林碳储量和碳密度。结果表明:(1)2002～2017年,重庆市乔木林碳储量由4086.02×10~4t增至10923.65万t,碳密度由2002年的26.67t/hm~2增长至44.84t/hm~2;(2)天然林的碳储存能力远大于人工林;(3)阔叶林、针阔混交林近几年对碳储量的贡献逐步增大,但以马尾松为主的针叶林仍然是全市碳储量的主要贡献者;(4)重庆市乔木林结构逐步改善,结构更加合理,碳密度随着林龄增加而升高,碳储量增长潜力大;(5)到2022年,重庆市乔木林总碳储量和平均碳密度分别达到15561.74万t和52.79t/hm~2,与2017年相比增加了42.5%和17.7%。全市乔木林面积占森林面积的69.3%,增加单位面积蓄积、进一步实施天然林保护、提高人工林生产力、制定合理的乔木林采伐强度和更新造林方式,有助于提高碳储存能力。     

中国马铃薯分省碳足迹核算与减排策略研究——基于生命周期评价法

目的 核算马铃薯碳足迹,分析马铃薯碳足迹变化特征,探寻碳减排途径,为农业固碳减排和实现碳达峰碳中和目标提供数据支撑。方法 文章利用生命周期评价法（Life Cycle Assessment,LCA）对2011—2020年中国马铃薯种植阶段的碳足迹进行核算,研究分析各种植区以及省级马铃薯碳足迹年际变化和马铃薯碳足迹构成,为马铃薯典型种植区提供减排建议。结果 2011—2020年中国省级马铃薯碳排放总量呈现波浪式下降趋势。在时间尺度上,马铃薯单位面积碳足迹呈现明显的上升趋势,年均增长77.5kg CO₂eq/hm²（P<0.01）;单位产量碳足迹呈现缓慢降低趋势,平均每10年下降0.129t CO₂eq/t （P <0.1）;在空间尺度上,北方一作区和西南单双季作区的马铃薯的单位面积碳足迹处于正增长状态,马铃薯的单位产量碳足迹在除甘肃、新疆以外的大部分地区处于减少状态,马铃薯还有很大的减排空间。在马铃薯碳足迹构成中,肥料（77.72%）是马铃薯种植阶段碳足迹的主要来源,其次是农膜（9.64%）和灌溉（8.46%）。结论 综合比较马铃薯各地区的碳足迹发现,西南单双季作区和南方冬作区的减排潜力最大,其次是中原二作区和北方一作区,马铃薯减排重心逐渐南移。马铃薯减排增产已取得了阶段性成果,未来仍有很大发展空间,其中肥料是马铃薯减排的主要入手点,各种植区应制定适合本区特征的减排方案,大力推广先进减排技术,实现马铃薯减排与增产协同发展。     

碳足迹

碳足迹（carbon footprint），它标示一个人或者团体的“碳耗用量”。“碳”，就是石油、煤炭、木材等由碳元素构成的自然资源。碳足迹是一种用来测量某个公司、家庭或个人因每日消耗能源而产生的二氧化碳排放对环境影响的新指标。“碳”耗用得多，导致地球暖化的二氧化碳也制造得多，碳足迹就大，反之碳足迹就小。一个人的碳足迹可以分为第一碳足迹和第二碳足迹。第一碳足迹是因使用化石能源而直接排放的二氧化碳，     

土地资源承载力与县域经济的协调发展研究——以湖南省为例

基于人口与粮食的关系建立土地资源承载力模型,以湖南省各县域为例,分析湖南省粮食总产量及土地资源承载力的发展特点,探讨土地资源承载力与区域经济发展的关系,并在此基础上提出发展策略。研究表明:全省粮食总产量呈总体增长趋势,土地资源承载力指数基本持平;全省粮食生产与土地资源承载力指数的变化可以分为3个阶段:平稳期、减产期和波动增长期,各县域土地资源承载力可分为人口超载区、粮食盈余区和动态平衡区;可以预期,粮食生产总量的发展趋势为稳中有升,土地资源承载力基本不变,处于粮食临界盈余状态。土地资源承载力与区域经济的协调关系的基本特征表现为:从时间上看,2000-2004年处于缓慢变化阶段,2004-2008年处于粗放式发展阶段,2008-2012年处于集约式发展阶段;从空间上看,全省可分为高水平协调型(H-H型)、土地粗放利用型(H-L型)、土地集约利用型(L-H型)和低水平协调型(L-L型)等4种区域类型,不同类型的发展战略均不同。     

基于InVEST模型的舟山群岛生态系统服务评估研究

本文以舟山群岛为研究区,综合多种地理空间数据和属性数据,使用InVEST模型对海岛生态系统提供的碳储量、土壤保持、水源涵养服务进行评估,探究舟山群岛生态系统服务空间分布特征,以期为舟山群岛的保护与开发提供理论依托和科学指导。结果表明,舟山群岛2017年总碳储量为94.78万t,土壤保持量为4560万t,水源涵养量为15.7亿m~3。舟山群岛生态系统服务呈现明显的空间差异性,群岛内大岛的生态系统服务水平普遍高于偏远小岛。     

基于综合法的森林公园旅游生态足迹研究

生态足迹综合法已经被广泛运用到了旅游活动对生态环境造成影响的研究中,是研究生态安全和可持续发展问题的重要方法,对于研究森林公园旅游健康持续发展具有重要意义。文章以黑龙江省森林公园为例,基于2008-2019年黑龙江省森林公园及旅游产业相关统计年鉴数据,采用生态足迹(模型)综合法对黑龙江省森林公园旅游生态足迹、旅游生态承载力、旅游生态赤字/盈余等进行定量分析,探讨黑龙江省森林公园旅游可持续发展和生态安全状况,提出黑龙江省森林公园旅游可持续发展的政策启示,突破个体森林公园研究的片面性。研究结果显示:2008-2019年黑龙江省森林公园人均旅游生态足迹均值为0.0441hm~2/人次,相较与2008年减少幅度达到70.44%,人均旅游生态承载力均值为0.3069hm~2/人次,人均旅游生态盈余均值为0.2628hm~2/人次,三项指标总体上呈下降趋势,从2012年开始下降速度明显减缓并逐渐趋于稳定;旅游生态足迹波动较大,但始终在50万hm~2以下波动;旅游生态承载力总量整体上逐年上升,12年间增加值为56.7905万hm~2,2015年以后出现大幅提升,2018年达到310.8942万hm~2;旅游生态足迹指数与旅游生态压力指数的平均值分别为0.8546和0.1454。研究结果表明:黑龙江省森林公园旅游呈现良好的发展态势,森林公园处于可持续发展和生态安全的理想状态,但有效开发仍然不足。因此,基于上述结果,提出要加大政府支持发展森林公园旅游业力度、优化森林公园管理与保护制度、强化发展森林公园旅游新业态制度、着力提升森林公园资源利用率能力等政策启示。     

基于生态系统承载能力核算的西藏高原草地资源区划研究

随着经济发展,全球生态系统和景观正经历着快速变化。作为基本生态系统单元之一,草地生态系统以其独特的生态系统服务功能与区域经济发展模式而面临着严峻挑战。西藏高原地区草地生态系统服务功能演变及退化已成为高原生态安全屏障保护与建设面临的主要问题。文章基于家畜饲草料资源多样性,首先将西藏草地资源划分为不适合和不能放牧区域以及适合放牧区,对于适合放牧区域,在分析草地载畜量、补饲载畜量、牲畜存栏量地域差异及其影响因素基础上核算生态系统承载力,提出草地承载力监测评估、畜牧业可持续发展、草地生态保护对策建议。研究发现:全区不适合和不能放牧草地36.95万km2,占全区草地总面积的44.37%;农区可供牲畜食用的精饲料总量与粗饲料总量分别为23.71万t与27.50万t,全区补充饲料载畜量为115.18万羊单位;从载畜量区划来看,那曲、当雄等县超载严重,八宿、察隅等县略为盈余。     

以低碳为目标的正宁县土地利用结构优化

为了提高土地利用的低碳化水平,保障低碳经济和积碳减排效益,分析土地利用与碳循环之间的关系,以低碳化为目标对土地利用结构优化配置有着重要意义。本文以甘肃省正宁县为例,运用线性规划的方法建立最大化碳储量和最小化碳排放目标函数,构建土地利用结构优化模型,研究土地利用结构优化问题。结果显示:最小化碳排放优化方案优于最大化碳储量方案,最小化碳排放方案到2020年,正宁县碳储量达到786.36万t,碳排放则压减到48.91万t,净增量为737.45万t,较现状相比碳积储量净增12.19万t。研究表明:低碳优化确定的土地利用结构可以有效增加区域碳积储量,低碳优化方法是开展土地利用结构优化的有效方法,为土地利用结构优化提供了新的思路和方法。     

伊春国有林区生态安全动态研究

以伊春市2003～2008年的统计数据为基础,利用生态足迹模型对伊春国有林区的生态足迹、生态承载力进行分析,结果表明:从整体上看,伊春林区生态盈余较多,生态压力指数较小,处于安全状态,但是生态盈余度与生态压力指数整体呈下降趋势;从单个因子来看,草地均处于生态赤字状态,林地对伊春生态盈余的贡献率最大,剔除林地后的生态压力指数处于稍不安全状态。针对伊春生态安全现状,提出将生态足迹作为一种地方生态环境考核指标、通过合理规划来控制牧草地的开发利用、发展低耗能、低污染的绿色环保产业等建议。     

IPCC框架下中国HWP碳库的碳流动与碳平衡研究

气候变暖已成为全球最突出的环境问题之一,国家木质林产品碳库的储碳贡献问题已成为《联合国气候变化框架公约》谈判中的重点林业议题。文章基于气候变化框架与2013 IPCC指南,分析了碳库碳流动机制,核算1964~2014年中国木质林产品碳库的碳流动与碳平衡,继而评估综合减排贡献。研究显示:我国木质林产品的总碳储量不断增长,2014年为70556万t,硬木类产品年增长量约占95%。近十年,林产品碳替代能源减排量为加工碳排放的12倍。2014年综合碳储存与碳替代年度贡献达7614万t,年均减排量为中国能源消耗排放CO_2的2.5%。     

基于生态足迹的水资源承载力评价研究——以喀斯特地区为例

文章采用生态足迹理论与方法测算了贵阳市1998-2012年水资源承载力演化,并探讨水资源承载状态与现实差异的影响机制。结果表明:(1)贵阳市水生态足迹从1998年的0.2605hm~2/人下降到2012年的0.1839hm~2/人,而水资源承载力从1998年的0.448hm~2/人增加到2012年的0.637hm~2/人;(2)贵阳市水资源承载力从1998年的0.187hm~2/人增加到0.453hm~2/人,人口盈余比例从0.42增加至0.72,一直处于生态盈余状态;(3)贵阳市水资源承载盈余状态与现实水资源缺水情况相背离,主要受喀斯特地区的自然生态机制和人文社会机制的共同影响。     

农田生态系统碳足迹法:误区、改进与应用——兼析中国集约农作碳效率(续)

近10多年来,国内外农田生态系统碳足迹研究蓬勃开展并取得了某些成果。同时也存在着问题与误区,主要是碳流路径的短路和指标逻辑起点不一,导致研究结果的失真与扭曲。该文论述了全环式与半环式碳流路径的利弊,提出了改进3原则,对当前世界流行的5种指标体系进行比较、综合、筛选、补充与改进,初步形成了适合中国实际情况的包括碳流路径、指标体系及相应参数的碳足迹方法论,并通过1950年以来的全国性农田系统碳流分析和现代高效农田的案例加以验证和剖析,与当前流行的一些主流观点相悖,运用改进的碳足迹法进行的案例研究发现:(1)与多年生林木相似,农田上连年种植的一年生作物同样具有净固碳作用;(2)1952~2012年期间,随着农业集约化程度的不断提高,全国农田生态系统碳效率仍保持在正平衡状态;(3)尽管农田化合物大量投入,但在农田生态系统内增加的固碳量仍超过耗碳量,化学合成物在农田生态系统的合理应用也有减少温室气体的可能性。     

农田生态系统碳足迹法:误区、改进与应用 ———兼析中国集约农作碳效率

近10多年来,国内外农田生态系统碳足迹研究蓬勃开展并取得了某些成果。同时也存在着问题与 误区,主要是碳流路径的短路和指标逻辑起点不一,导致研究结果的失真与扭曲。该文论述了全环式与半 环式碳流路径的利弊,提出了改进3原则,对当前世界流行的5种指标体系进行比较、综合、筛选、补充 与改进,初步形成了适合中国实际情况的包括碳流路径、指标体系及相应参数的碳足迹方法论,并通过 1950年以来的全国性农田系统碳流分析和现代高效农田的案例加以验证和剖析,与当前流行的一些主流观 点相悖,运用改进的碳足迹法进行的案例研究发现:（1）与多年生林木相似,农田上连年种植的一年生作 物同样具有净固碳作用;（2）1952～2012年期间,随着农业集约化程度的不断提高,全国农田生态系统碳 效率仍保持在正平衡状态;（3）尽管农田化合物大量投入,但在农田生态系统内增加的固碳量仍超过耗碳 量,化学合成物在农田生态系统的合理应用也有减少温室气体的可能性。     

江苏省农田氮素平衡的时空变化特征分析

[目的]探究江苏省农田氮素盈余状况的时空变化规律,并识别氮素污染的潜在风险区域。[方法]基于江苏省农业生产统计数据,运用氮平衡模型,分析全省农田氮盈余的时空变化特征。[结果](1)1979—2015年江苏省农田氮盈余量从1979年的15. 1万t上升至2015年的29. 67万t,总体经历相对平稳、持续上升到稳步下降的变化过程,由升到降的时间拐点在2003年。氮肥作为第一大氮输入源,所占比例始终介于60%～82%之间,对江苏农田氮素平衡起决定性作用;(2) 2005—2015年苏北地区农田氮素大多呈高输入、高输出状态,苏南地区则有低输入、低输出的特征,氮肥依旧为各地第一大氮输入项,输入高值区分布在徐州、盐城;(3) 2005—2015年江苏省农田氮盈余强度从135. 78kg/hm2降低至64. 85kg/hm2,各地农田氮盈余强度普遍下降,但南北分化明显,位于江苏北部的徐州、宿迁和淮安,农田氮素盈余强度总体维持较高水平,苏南太湖流域地区、江苏沿江地区和沿海地区,氮素盈余强度相对较弱,且期间有继续下降倾向,镇江、泰州、扬州与南京,新近农田氮素甚至呈亏缺状态。[结论]基于上述测算结果,提出农田氮过剩污染风险区的农业生产调整对策思路。