Company LOGO 农耕地碳汇和碳源的影响因素研究 农耕地碳汇和碳源的影响因素研究 目 录 1. 1. 农耕地碳汇与碳源 农耕地碳汇与碳源 2. 2. 碳源与碳汇的影响因素 碳源与碳汇的影响因素 3. 3.碳汇计量 碳汇计量 4. 4.碳源计量 碳源计量 5. 5. 总结与展望 总结与展望 农耕地碳汇与碳源 • 碳汇与碳源定义 温室气体 “ 源 ” ( 碳汇， sink ) 定义为任何 向大气中释放产生温室气体 、 气溶胶或其前体的 过程 、 活动或机制 。 温室气体 “ 汇 ” ( 碳源 source ) 为从大气中清 除温室气体 、 气溶胶或其前体的过程 、活动或 机制 。 农耕地碳汇与碳源 • 碳汇与碳源的研究现状 国际科学界认为，全球变暖现象 90% 以上可能是来自 于 温室气体的排放， CO2 是最重要的温室气体，对温室效 应的贡献达 50% 。随着农业对化石能源消费量的不断提升， 引起 CO2 排放量的迅速增加，同时作物生长、土壤碳库的动 态变化等也会产生碳排放。据 Bouwman 等研究，农业活动 是重要的温室气体排放源，大气中 20% 的 CO2 , 70% 的 CH4 和 90% 的 N2O 来源于农业活动及其相关过程。 在全球目光聚焦低碳农业发展之际，温室气体减排、农 业碳减排越来越被重视。因此，分析和准确把握我国农业碳 排放的时空特征和影响因素，对科学制定农业碳减排政策具 有重要的意义。 农耕地碳汇与碳源的影响因素 • 农业碳汇与碳源的相关因素 ① 农业投入品 -- 化肥、有机肥、农药、地 膜 ② 农业耕作方式 ③ 农业废弃物 ④ 微生物群落 农耕地碳汇与碳源的影响因素 农耕地碳汇与碳源的计算 投入品 碳排放 土壤 碳 排放 秸秆 焚 烧排放 作物 碳 吸收 净碳汇 计量 土壤 固 碳 秸秆 固 碳 碳汇计量 - 农作物的自身固碳 农作物的自身固碳这里指农作物通过光合作用吸收二 氧化碳，合成有机物，将碳固定在作物体内的过程。 按面积 计算 农作物自身 固碳量计量 方法 测算单位面积作物的碳吸收量 ( 碳密度 ) ，然 后乘以面积得出。 公式： Di =Ti / A , 其中： Di 为 i 类农作物的碳密度 (t/hm2) Ai 为 i 类农作物的总播种面积 (hm2) 利用农作物吸收二氧化碳的光合作用化学方 程式进行计算： 6CO2+12H2O→C6H12O6+6H2O+6O2↑ 按作物经济 产 量计算 通过作物的净初级生产力（ NPP ）来计算 （ NPP 即单位面积单位时间的作物通过光 合作用所生成的有机质扣除自养呼吸消耗量 之后的剩余部分） -- 经济系数法 碳汇计量 - 农作物的自身固碳 式中， C 为区域农田作物碳吸收总量（单位： tC·a-1 ）； Ci 为某种作物的碳吸收量（单位： tC·a-1 ）； k 表示区域农作物种类数； cai 为作物通过光合作用合成单位有机质所需吸收的 碳； wci 为作物经济产品部分的含水量单位： % ）； Yi 为作物的经济产量（单位： t·a-1 ）； HIi 为作物经济系数（表 .1 ）。 优点：体现不同作物的不同特点、不同地域的不同农田条件，只 计算作物净吸收量，最为准确。 碳汇计量 - 农作物的自身固碳 碳汇计量 - 土壤固碳 土壤碳库主要指土壤有机碳库。土壤能通过生物和非生 物过程捕获大气中的碳素并将其稳定地存入碳库，这一过 程被称为碳固存。 影响农田土壤碳固存的因素很多，其中比较重要的是农 田管理方式，包括耕作方式、肥料的施用等。 土壤固碳的计算： 一般是在所研究的田块上设定一些分布较为均匀的 点，然后在选取的点上采集土壤样本，采样深度一般是 0 一 20 厘米，有的根据研究需要，加深到 40 厘米深或 110 厘米深。将采到的土壤样本充分混合，风干后磨碎过筛， 然后采用重铬酸钾氧化外源加热法测定土壤有机碳含量 碳汇计量 - 秸秆还田固碳 农作物秸秆（包括掉落物、残留物等）中含有纤维素、 半纤维素和蛋白质等成分。秸秆还田后，在土壤微生物的 作用下分解转化为有机质，另外，由此产生的腐殖酸与土 壤中的钙离子、镁离子等结合成稳定团粒，可以改善农田 土壤的理化性质，提高土壤的生物活性，减少农作物对外 部投入品的依赖，改善农田生态环境，促进农业的可持续 发展。 秸秆还田固碳的计算： 秸秆还田所产生的固碳作用同样需要通过测定土壤 有机碳含量来判断。先测定未经过秸秆还田的农田土壤 有机碳含量，然后秸秆还田后，测定同一块农田土壤有 机碳含量的变化，从而得到秸秆还田的固碳量。 碳源计量 www.themegallery.com 联合国气候变化委员会 (IPCC) 一直致力于减缓全球 温室效应，减少全球温室气体排放。为此，该机构编写了 《国家温室气体清单指南》，并提出温室气体排放的计量方 法，受到国际社会的普遍认可。针对农林和土地利用变化这 一领域， IPCC 提出的碳排放计算方法是 : 碳排放量 = 活动数据 × 碳排放因子 碳源计算 - 农业投入品 农业投入品碳排放的计量公式 : 其中， C1 为某种作物的碳投入总量 n 表示该作物从播种到收获整个过程消耗了 n 种能 源 ( 柴油和电能等 ) 或农业生产资料 ( 化肥、农药和种子等 ) Ci 表示第 i 种能源或农资的碳排放量 m 为消耗第 i 种能源或农资的量 β 为第 i 种能源或农资的碳排放参数，碳投入量统一 用碳当量来表示，单位是 kgCe 其中， E1 为各项生产投入的碳排放量， tC·a-1 Qi 为各项投入的数量 ( 包括氮磷钾各类化肥用量、农 机柴油用量、农药用量、灌溉面积、农膜用量等 ) Y 为各项投入的碳排放系数 碳源计算 - 农业投入品 上述公式中最重要的一个数据就是碳排 放系数 ( 碳排放因子 ) — 单位投入品产生的 CO2 量 IPCC 给出了一些农业投入品的碳排放因子，但不 同国家的国情不同，生产条件、生产技术水平、地域环 境等条件也各不相同，因此不同投入品的碳排放因子 ( 碳排放系数 ) 随地域的变化而变化。 碳源计算 - 农业投入品 （美国使用的碳排放系数） 碳源计算 - 农业投入品 （欧盟使用的碳排放系数） 碳源计算 - 农业投入品 （欧盟使用的碳排放系数） 碳源计算 - 农业投入品 （欧盟使用的碳排放系数） 碳源计算 - 农业投入品 （国内使用的碳排放系数） 在农业投入品碳排放计量方面， West & Marland 的研究常常被国内学者引用，作为国内农 业投入品碳排放系数的补充。 两位学者以美国数据为基础研究了多种农业投 入品的碳排放系数，包括农药、化肥、农用机械、 电力等等 (West & Marland,2002) 。 国内研究未涉及的碳排放系数，常常使用他们 的研究结果。