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摘要:实现碳达峰、碳中和中长期目标,既是国家积极应对气候变化的责任担当,也是生态草牧业高质量发展的必然要求.草牧业作为"草-畜"协调发展、相互依存的有机整体,其生命周期包括从牧草种植和饲草加工,到畜牧养殖、畜产品加工和运输,再到消费、废弃物处理,均与碳排放有关.本文基于物质流分析方法,构建了全生命周期生态草牧业研究框架,分析了不同环节的碳源和碳汇特征、影响因素和存在的问题,探讨了碳中和目标下生态草牧业发展主要途径,提出草牧业高质量发展要兼顾增强草地碳汇能力、控制畜牧生产碳源、提高清洁能源利用率等生态任务,并建议组织多部门联合技术攻关和规划实施草牧业碳中和方案,为实现国家碳中和目标提供支撑.

摘要:水果生产系统既是温室气体(GHG)排放源,又可通过土壤固碳起到减排增汇作用.计算中国不同水果生产系统传统与优化管理措施的净GHG平衡和单位产品温室气体强度(GHGI),识别不同水果生产的主要GHG排放途径及其优化碳减排潜力,可为水果生产绿色低碳管理方案的制定提供科学对策.本文对307项常规果园管理措施和333项优化果园管理措施下的肥料投入、产量、净GHG平衡和GHGI结果进行了Meta分析,并将其按播种面积大小分为柑橘、苹果、梨、葡萄、香蕉和其他水果共6类.结果表明:采取氮肥减量、增施有机肥、灌溉减量、控制灌水周期以及水肥耦合等优化管理措施的水果生产系统,在产量及GHG减排上都具优势.传统和优化管理措施下不同水果生产系统净GHG平衡排序均为香蕉＞梨＞苹果＞葡萄＞其他＞柑橘,但优化措施净GHG平衡大幅降低53.2%~75.8%.不同水果生产系统GHGI也从传统措施下2.82±0.20(柑橘)~4.32±0.27(葡萄) kg (CO₂-eq)·kg^-1降至优化措施下0.64±0.19(柑橘)~1.40±0.13(香蕉) kg (CO₂-eq)·kg^-1.水果生产系统GHG排放的主要来源是投入氮肥在其生产和运输过程排放的CO₂-eq及氮肥诱导的N₂O排放和灌溉机械能耗CO₂排放.通过秸秆还田、地面覆盖及免耕等优化措施增加土壤有机碳可以抵消我国不同水果生产系统38.4%~66.9%的GHG排放.因此,我国水果生产系统具有较大的碳减排潜力,在未来水果消费需求大增的情况下,通过优化果园管理措施可以减缓水果生产引起的GHG排放,助力碳达峰和碳中和.

摘要:水稻田是甲烷(CH₄)和氧化亚氮(N₂O)的重要排放源.以珠三角地区典型双季稻为研究对象,设置了无肥(CK)、化肥(CF)、条垛有机肥(SOF)、促腐有机肥(COF)、新鲜有机肥(FOF)和灭菌有机肥(STOF)共6种处理,采用静态暗箱-气相色谱法,研究等氮量施用不同类型有机肥对水稻产量以及温室气体CH₄和N₂O排放的影响.结果如下:1)水稻产量依次为STOF> FOF> COF> CF> SOF> CK.STOF、FOF和COF处理相对于化肥处理增加了水稻产量,分别为19.3％、17.1％和15.5％(P<0.05);FOF、STOF和COF处理相对于化肥处理增加了水稻田的经济效益,分别为69.4％、41.2％和24.2％.2)早稻和晚稻CH₄累积排放量依次为COF> FOF> SOF> STOF> CF> CK.COF、FOF、SOF和STOF处理相对于化肥处理增加了早稻和晚稻CH₄的累积排放量,分别为333.5％、261.3％、154.1％和128.6％(P<0.05).3)水稻生长期间各施肥处理N₂O的排放量均处于较低水平,该地区水稻田主要的温室气体仍然为CH₄.4)4种类型有机肥处理相对于化肥处理均显著增加了水稻田的全球增温潜势和温室气体排放强度.从全生命周期来看,COF由于堆肥时间较短、温室气体排放最少,在实际应用中不仅可以提高经济效益,同时也可以兼顾生态环境效益.

摘要:针对企业非CO₂温室气体排放,以2011—2019年中国内地203个地级市面板数据为样本,构建面板门限回归模型,分析企业金融科技发展水平与非CO₂温室气体之间的关系.本文验证了金融科技水平影响企业非CO₂温室气体排放的结构特征及区域异质性影响.本研究的主要发现包括三个方面:1)金融科技的发展呈现出显著的污染减排效果,能够抑制非CO₂温室气体排放.企业的金融科技较低时,其工业二氧化硫减排作用较强,但更一般的情况是,在企业的金融科技水平较高时企业的工业氮氧化物减排效果大多呈现好转的态势.2)企业金融科技发展水平对企业污染减排的作用存在结构效应.金融科技覆盖广度对企业非CO₂温室气体的减排强度显著强于金融科技使用深度和金融数字化程度.3)金融科技对非CO₂温室气体减排作用存在区域差异,整体来看,中部地区显著高于东西部地区.研究结果对于各地实行差异化金融科技发展策略,推动社会经济发展全面绿色转型,实现"双碳"目标具有一定的指导价值.

摘要:在100年时间尺度上,甲烷(CH₄)气体的全球增温潜势是CO₂的25倍,研究CH₄排放的时空特征及排放源组成结构对于国家"双碳目标"的实现具有重要价值.本文基于全球大气研究排放数据库(EDGAR)中的数据集,刻画了中国CH₄排放的时空分布特征,利用空间自相关和热点分析方法,揭示了CH₄排放的空间集聚效应,并基于不同的行业部门排放数据对CH₄的排放源进行分析.研究表明:1970—2018年CH₄排放的热点区主要分布在我国的华东、华北以及华南地区,有逐渐向西北地区延伸的趋势;年CH₄排放量平均值达8.33 t·a^-1·km^-2,变化曲线总体上呈现平缓上升—急速上升—稳定排放三个阶段;从各行政区的排放量来看,上海一直处于最高,全市排放量十年间平均值不低于25 t·km^-2;能源活动和工业生产的CH₄排放量贡献突出,尤其是交通运输和煤炭开采近些年排放占比逐渐攀升.

摘要:甲烷(CH₄)作为联合国气候报告着重强调防控的第二大温室气体,其季节性变化及与关键气候因子的关联特征对全球气候变化相关研究至关重要.本研究基于GHGSat甲烷浓度产品,解析以海南岛陆地为典型热带研究区的甲烷浓度季节性变化特征,同时厘定了海南岛甲烷浓度时空分布对关键气候因子等的敏感性,并基于增强回归树(Boosted Regression Trees,BRT)分析了非生物因子如气候和地形对甲烷浓度分布的贡献度,结果表明:1)海南岛甲烷浓度在时间上具有显著的季节性变化特征,即在4—8月呈显著下降趋势,在9—12月呈显著上升趋势,而甲烷浓度的空间分布也具有明显的区域差异性,即海岸线附近甲烷浓度较高,而甲烷浓度低值分布多集中于中部地区;2)甲烷浓度与关键气候因子的线性回归模型结果显示气温与甲烷浓度呈弱正相关,而降雨与甲烷浓度存在弱负相关关系;3) BRT模拟结果显示,三种非生物因子海拔、降雨和气温对甲烷浓度分布的贡献度分别71.95％、20.52％、5.66％.本研究可为解析关键气候因子对甲烷排放的贡献度提供科学依据.

摘要:运用CH4MOD模型和排放因子法对云南省农业活动CH₄排放量进行计算分析,并运用情景分析法对云南省农业活动CH₄排放量进行预测.研究结果表明:1)云南省2010—2019年农业源CH₄排放总量变化趋势为先波动上升再迅速减少最后趋于平稳,其中动物肠道发酵排放量贡献最大;2)云南省2010—2019年农业源CH₄单位农业增加值排放强度呈下降趋势,单位农地面积排放强度为波动状态;3)云南省2020—2029年不同情景下农业活动CH₄排放量预测均为上升趋势.由此从水稻种植和畜禽养殖两方面提出减排措施,以期实现"双碳"目标和美丽中国建设.

摘要:稻秆和猪粪是提高红壤旱地有机碳库储量的重要外源有机物质.本研究基于等碳量添加稻秆与猪粪的235 d室内培养实验,采用物理化学联合分组方法将土壤有机碳分为颗粒有机碳(POM)、砂粒和稳定团聚体碳(S+A)、溶解性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(s+c-rSOC)以及惰性有机碳(rSOC)组分,并结合RothC模型探讨了红壤旱地中易分解的植物残体碳(DPM)、难分解的植物残体碳(RPM)、腐殖质碳(HUM)、微生物生物量碳(BIO)以及惰性有机质(IOM)5个碳库组成的动态变化特征.研究结果表明,红壤旱地总碳(TC)及各组分有机碳含量均随着稻秆与猪粪添加量的增加而显著增加,但添加稻秆对增加TC、DPM、RPM和IOM含量的影响显著高于猪粪,而BIO和HUM含量的影响则显著低于猪粪.随着培养时间延长,IOM／TC逐渐增大,而DPM／TC、RPM／TC、BIO／TC和HUM／TC则逐渐减小.游离态铁氧化物的增加可以促进红壤旱地中DOC显著增加(P<0.05);非晶质铁氧化物的增加可以促进DOC显著降低,IOM组分碳显著增加(P<0.05),而非晶质铝的增加可以促进POM、BIO、HUM组分显著增加(P<0.05),DOC极显著降低(P<0.01).短期内等碳量添加稻秆则更有利于红壤旱地TC、DPM、RPM、IOM (rSOC)的固存,而添加猪粪则更有利于BIO、HUM组分碳的固存;随着培养时间延长,等碳量添加稻秆与猪粪均能促进红壤旱地中DOC、IOM (rSOC)等活性碳库与化学性保护碳库含量的显著增加.

摘要:为了明确尿素配施生物菌剂对设施菜地活性气态氮(N₂O和NH₃)排放以及蔬菜产量的影响,分别采用静态暗箱-气相色谱法和通气室-氨捕获法对设施菜地N₂O和NH₃排放进行了原位观测.试验设置3个处理:空白处理(CK)、施用尿素(U)、尿素与生物菌剂配施(EM).结果表明:与CK处理相比,U处理蔬菜产量、N₂O排放量、NH₃排放量、活性气态氮累积排放量和活性气态氮排放强度分别增加了3.65%、43.40%、16.90%、38.60%和35.71%.与CK处理相比,EM处理蔬菜产量、N₂O排放量、NH₃排放量、活性气态氮累积排放量和活性气态氮排放强度分别增加了22.28%(P<0.05)、103.46%(P<0.05)、45.07%(P<0.05)、92.80%(P<0.05)和57.14%(P<0.05),差异显著.考虑EM处理显著增加了活性气态氮,并由此带来的环境损益,生物菌剂在菜地中的施用还需要进一步评估.

摘要:以福建省浦城县为研究区域,对浦城县农用地整治潜力进行评价,旨在了解浦城县各行政区农用地整治潜力现状,为浦城县的土地综合整治工作提供数据基础和规划建议.本文建立了浦城县农用地整治潜力测算指标体系,并利用离差标准化、熵权法、K-Means聚类法等方法科学量化农用地整治潜力.根据浦城县农用地整治潜力综合得分,将浦城县农用地整治划分为ⅰ~ⅳ4个潜力值等级,并划分了农业旅游功能、农业经济功能、农业生态功能、农业生产功能4个整治区,发现中东部整治潜力较高,北部略低于南部.研究结果表明:浦城县农用地总体整治潜力较好,但空间分布上存在差异,整治潜力不足的区域主要受生态空间和人口密度等因素制约,内生潜力和生态服务功能有待提升;在农用地整治规划中也需要注意整治区的连贯性、整体性.

摘要:水稻是我国第一大粮食作物,稻田特有的淹水环境为反硝化作用的发生提供了必要条件,而反硝化作用造成的氮素平均利用率低、温室气体排放等问题日趋严重.反硝化作用作为微生物驱动的生物学过程,自身受到多种因素的影响.为揭示pH、有机碳源等关键限制因子对水稻土反硝化菌的影响,本研究以两种初始pH不同的碱性和酸性水稻土作为研究对象,通过室内泥浆厌氧培养试验,分别基于DNA和RNA水平分析了反硝化关键功能基因(nirK/S、nosZ)丰度变化规律,以期揭示外源添加有机碳源(葡萄糖)对不同pH水稻土中反硝化微生物功能活性及潜势的影响.结果表明:1)外源添加葡萄糖会降低土壤pH,且pH降低程度随添加葡萄糖浓度的增加而增加;2)碱性水稻土中添加葡萄糖增强了反硝化作用;酸性水稻土中添加葡萄糖对反硝化作用的影响不显著;3)不同pH水稻土中nirK和nirS的基因数量和表达量对添加葡萄糖的响应具有显著差异,其中nirK基因的响应程度相对更高;4)在酸性水稻土中,nosZ基因的数量和表达量随碳源浓度的升高而降低,而碱性水稻土添加低浓度葡萄糖后,碳源的刺激作用占主导地位,nosZ基因的数量和表达量均有所增加,添加高浓度葡萄糖后,碳源添加引起的土壤酸化对nosZ基因的数量和表达量均起到了抑制作用.本研究表明水稻土中外源有机碳的添加从碳源供应和酸化土壤两方面综合影响了反硝化微生物功能和活性,进而影响反硝化作用的发生和氧化亚氮的排放,研究结果为稻田外源有机物输入的环境效应分析提供理论依据.

摘要:农业作为N₂O重要的排放源,厘清农业系统N₂O排放对"双碳"目标实现具有重要意义.本文基于2000—2019年中国种植业、养殖业数据,估算了农业系统N₂O排放量,并利用泰尔指数(Theil index)探求了中国大陆4大板块和8大经济区之间的差异性,对主粮低碳化生产提出对策建议.研究结果显示:1)中国农业系统N₂O排放呈现先增加后减少趋势,其中2000—2015年是上升阶段,从69.98万t增加到86.01万t,2016—2019年为下降阶段,2019年农业系统N₂O排放量为76.43万t.2)分省农业系统N₂O排放量差异显著,2019年农业系统N₂O排放量最少的是北京(0.056万t),最多的是河南(5.69万t);集中趋势更为凸显,广西、河南、江苏等排放量较多.3)省域之间、区域之间农业系统N₂O排放量差异呈现多样性变化,如省域差异前期先扩大后缩小,2009年以来表现平稳,8大区域中北部沿海、东部沿海、大西北区域泰尔指数呈现下降趋势,其他区域皆呈上升趋势.为实现N₂O减排,需要针对不同板块和经济区针对性开展主粮低碳化生产,需要重点针对中部板块、西部板块以及东北区域和大西南区域针对性开展低碳化生产.

摘要:温室气体排放升高对全球气候变暖有重要影响,其浓度分布的空间异质性及与局地气候变化和社会经济的关系是影响温室气体减排策略制定的关键因素.海南岛是国家生态文明建设的试验区,温室气体减排方面也面临着目标考核的压力与责任.本研究使用GHGSat的CH₄浓度产品、气温、降雨、GDP和人口数据集,采用Theil-Sen趋势分析、Mann-Kendall (MK)检验构建地理加权回归(GWR)模型,分析了2020—2021年海南岛CH₄浓度变化趋势及规律.结果表明:1)时空尺度上,2020—2021年海南岛CH₄浓度整体呈下降趋势,CH₄浓度均值为1 848.40×10^-9 mol／mol,8—11月的CH₄浓度低于均值,其余月份均值皆高于均值;海南岛46.42％的区域CH₄浓度呈显著减小趋势,主要集中在海南岛的西部及东部地区.2) CH₄浓度时空分布的异质性规律方面,GWR模拟结果显示,海南岛CH₄浓度与气温回归系数值分布于-114.92~127.80,CH₄浓度与降雨回归系数分布集中于-297.40~399.91,而CH₄浓度与GDP和人口的回归系数较高,分别集中于-4 125.55~4 509.07和-1 751.43~1 556.41,GWR能够揭示像元尺度上CH₄浓度分布对气候与社会经济因子的响应规律.3)拟合方法选择上,基于普通最小二乘法(OLS)与GWR方法对CH₄浓度与气温、降雨、GDP和人口的拟合结果的R²分别为0.14和0.83,表明海南岛CH₄浓度分布受气候和社会经济的局地效应影响显著,GWR方法在解释CH₄浓度分布影响因素方面比OLS的拟合效果更优.本研究揭示了海南岛CH₄浓度变化趋势及其空间变异规律,能够为海南CH₄浓度时空分布的动态评估提供方法参考.

摘要:为了提高四旋翼无人机姿态控制精度及抗干扰性能,将干扰观测器与扩张状态观测器相结合,提出了一种基于双观测器的滑模抗干扰控制方法.首先,对于部分已知信息的干扰用外生系统模型描述,并用干扰观测器进行估计;然后针对复杂的非线性可微干扰采用扩张状态观测器进行估计;接着设计滑模控制律来补偿双观测器估计的干扰,进而实现姿态控制;最后利用李雅普诺夫理论证明了系统的稳定性.仿真结果表明,该方法相较于传统的PID控制具有更高的跟踪精度和良好的抗干扰能力.