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    主编寄语
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    陈镜明
    2026, 21(1): 0-0.
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  • 研究综述
  • 研究综述
    范萌, 陈良富, 陶金花, 汪洋, 张莹, 余超, 顾坚斌, 孔亚文, 李明戈, 巫邵杰
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    随着《巴黎协定》全球碳盘点机制的正式实施,建立客观、透明且独立的温室气体排放核算与验证体系,已成为国际气候治理领域亟待解决的关键科学问题与业务需求。以GOSAT系列、OCO系列及TanSat为代表的第一代短波红外高光谱碳监测卫星,成功验证了天基高精度探测温室气体柱浓度的技术可行性。然而,受限于离散点采样或窄幅推扫的观测体制,第一代卫星在时空覆盖连续性、人为碳排放点源识别能力以及复杂背景下的人为源分离等方面存在显著局限性。为此,以日本GOSAT-GW、欧洲CO2M、美国GeoCarb与中国TanSat-2为代表的新一代碳监测卫星任务,在载荷体制上全面转向大幅宽光栅成像模式,在轨道布局上突破单一极轨观测限制,采用了涵盖低轨(LEO)星座组网、中轨(MEO)椭圆冻结轨道以及地球同步轨道(GEO)的多元化轨道设计方案。新一代卫星任务通过构建集超宽幅覆盖、高频次重访以及多要素协同探测于一体的系统化观测方案,利用气溶胶协同探测以提升温室气体反演精度,并借助二氧化氮作为人为排放示踪剂,引入日光诱导叶绿素荧光约束自然碳汇背景,以有效实现复杂环境下人为碳排放信号的精准分离与烟羽形态刻画。这一技术跨越将全面提升天基系统对人为碳排放清单的独立校核能力,为全球碳盘点提供具备一致性与可追溯性的天基观测支撑。
  • 研究综述
    彭桂圆, 陈仕东, 熊德成, 卢豪良, 杨智杰, 杨玉盛
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    二氧化碳(CO2)作为最主要的温室气体之一,其排放动态直接关乎全球气候系统的稳定性及陆地生态系统碳循环的平衡。增温实验作为模拟气候变暖情景的核心手段,可在可控条件下揭示温度升高对土壤呼吸、碳固定及温室气体排放等关键生态过程的影响机制。然而,当前对增温实验影响CO2排放的相关研究仍缺乏系统性梳理与综述。本研究基于Web of Science(WOS)数据库,选取2014年1月1日—2024年12月31日期间主题涉及“Warming Experiment”与“CO2”的英文文献作为数据来源,借助Cite Space与VOS viewer软件开展知识图谱分析,构建关键词、作者及研究机构的共现网络,系统梳理该领域的研究现状、热点主题与发展趋势。结果表明:1)自2017年以来,增温实验与CO2排放研究持续活跃,学术关注度呈阶梯式攀升态势;2)中国、美国和德国在该领域占据主导地位,其中中国科学院及中国科学院大学的发文量位居全球前列,形成了以中国为核心的高产科研集群;3)骆亦其、Peñuelas Josep、朱彪、杨玉盛等学者贡献突出,牵头构建了多个紧密联动的国际学术合作网络;4)研究主题集中于温室气体排放、温度敏感性、土壤呼吸和碳循环等方向,整体呈现出多尺度、多气体、多区域协同推进发展的特征。未来应进一步深化机制层面的探究,强化不同气候带与生态系统类型之间的比较研究,揭示增温驱动下碳通量变化的空间异质性与生态反馈机制。同时,需推动多温室气体协同观测,加强碳氮耦合过程的深度解析。
  • 研究综述
    谢子扬, 李长顺, 温岩, 杨晓燕
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    植被覆盖度(Fractional Vegetation Cover, FVC)是反映生态系统状况的重要指标。为明确当前FVC研究进展和热点内容,对有关研究进行文献计量和可视化分析。结果表明:国内外近年来学术成果数量增速显著,来自中国的学术成果数量最高,来自美国等西方国家的学术成果更具学术影响力。有关研究主要集中在植被模型构建、不同遥感数据源的应用、多样化生态系统中的FVC状况、植被对气候变化的响应以及FVC估算的指标等。在主题演变方面,早期主要关注生态和气象方面的基础研究以及气候与植被相互作用机制等。近年来,FVC模型耦合与验证、气候变化与生态恢复、FVC算法的改进等方面研究内容成为热点。通过对中外文期刊发表文献主题对比发现,外文期刊的研究成果多聚焦于全球尺度的遥感监测和FVC遥感反演方法的优化。中文期刊的学术成果更多关注国内FVC时空变化特征及其响应机制,通常将气象指标、地形类型和土地利用变化作为考量。本研究通过分析FVC研究发展情况,在总结现有研究局限性基础上,对未来研究方向进行展望,旨在为今后生态环境恢复、气候变化应对、城市规划与可持续性发展提供参考。
  • 碳循环与生态系统固碳
  • 碳循环与生态系统固碳
    吴梓炜, 杨发峻, 彭家豪, 曾瑜, 王维奇
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    为阐明化肥减量配施生物炭对茉莉园土壤颗粒态有机碳(POC)及其影响因素的作用,在福州茉莉种植基地开展田间试验。设置对照、生物炭、化肥减量、化肥减量配施生物炭4种处理,分析土壤POC、植物及真菌群落特征。结果表明:1)化肥减量配施生物炭显著提高POC含量至11.60 g·kg-1,显著高于施加生物炭(6.68 g·kg-1)、化肥减量(5.66 g·kg-1)以及对照处理(4.16 g·kg-1),POC对全碳的贡献率达51.04%。且POC中多糖碳官能团特征峰显著增强;2)化肥减量配施生物炭处理下,植物根系碳氮含量显著增加,主成分分析显示POC与根系化学结构最为相似;3)各处理真菌群落组成结构相似,但化肥减量配施生物炭处理下镰刀菌属相对丰度显著降低(P<0.05)。Spearman相关性分析表明,POC与曲霉属、红酵母属等呈显著正相关(P<0.05),与Acidomyces以及兼性腐生营养型真菌呈显著负相关(P<0.05)。综上,化肥减量配施生物炭有利于提升土壤固碳能力并改善微生物的生长环境,是茉莉园可持续管理的适宜模式。
  • 碳循环与生态系统固碳
    丁中浩, 马景胜, 蒋永参, 黄佳芳, 李慧, 林啸, 刘翼, 苏丽妃, 罗敏, 郭萍萍, 王义祥
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    入侵种互花米草广泛分布于中国滨海湿地,近年来大范围的治理工作对滨海湿地碳循环过程产生重要影响。为探究互花米草治理及其复萌对滨海湿地土壤有机碳库的影响,采用深翻法和旋耕法两种治理方式,分析互花米草治理及其复萌对土壤活性有机碳(LOC)组分和土壤胞外酶活性的影响。结果表明,深翻法治理下,未复萌裸滩的DOC、MBC含量和BG、CBH和PHO活性显著降低,互花米草(复萌)的DOC、MBC含量和CBH、 PHO活性显著提高。旋耕法治理下,未复萌裸滩的DOC、MBC和LOC含量和BG、CBH、PHO和PEO活性显著降低,互花米草(复萌)的DOC、MBC和LOC含量和PEO活性显著提高。相关性分析表明深翻法治理下,土壤LOC组分和胞外酶活性受Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)影响,SOC、DOC和MBC共同调控胞外酶活性;旋耕法治理下,土壤LOC组分和胞外酶活性受Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)和含水率共同影响,MBC含量调控胞外酶活性。结果表明,两种治理方式下,未复萌裸滩和复萌的互花米草均因植物根系泌氧和有机质的输入差异,影响LOC组分和胞外酶活性。但两种治理方式对土壤扰动不同,造成LOC组分和胞外酶活性的响应存在差异。综上,治理后未复萌裸滩存在土壤碳库功能减弱的风险;互花米草治理后复萌虽然促进土壤LOC组分的积累,但土壤胞外酶活性的显著增强,可能加速有机碳矿化分解,不利于土壤碳库的积累与稳定。
  • 碳循环与生态系统固碳
    邱萁昕, 黄杨杨, 查满丽, 钟羡芳, 郭剑芬
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    土壤微生物残体是土壤稳定碳氮库的核心组成部分,其对气候变暖的响应因生态系统类型而异。为揭示亚热带森林土壤碳氮对全球变暖的响应,以杉木成熟林为研究对象,依托长期野外土壤增温(+4℃)试验平台,设置增温(W)和对照(CT)处理,探究增温对土壤微生物残体碳(MNC)、残体氮(MNN)及其积累系数(NAC与NAN)的影响。结果表明:增温显著提升微生物生物量碳(MBC)达36.56%,同时显著降低土壤含水率(降幅30.25%)与游离氨基酸含量(降幅27.37%)。微生物残体组成发生细微调整,其中真菌残体碳、氮占总残体碳、氮的比例小幅下降,细菌残体氮占比则略有上升。长期增温未显著改变土壤MNC、MNN总量及NAC、NAN值,表明微生物残体库在增温条件下维持动态平衡。相关性分析表明,微生物生物量氮(MBN)与残体碳、氮含量呈显著正相关,可溶性有机碳(DOC)与NAC显著正相关,说明MBN和DOC是调控微生物残体积累的关键因子。综上,长期增温下,亚热带杉木林土壤微生物可能通过热适应或碳氮耦合机制维持微生物残体库的动态平衡,该结果为深入理解亚热带森林土壤碳氮固持调控机理及其与气候变化的反馈关系提供理论依据。
  • 碳循环与生态系统固碳
    刘宏瑶, 孙昕瑶, 张晋宇, 黄沁彬, 叶佳, 倪祥银, 吴福忠, 张欣影
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    矿物结合态有机质(MAOM)是森林土壤中高度稳定的碳库,其分解矿化对水分条件的响应关系到土壤碳固持在全球变化背景下的反馈过程。为揭示水分对外源碳输入下MAOM矿化的调控机制,以中国6个典型森林生态系统土壤MAOM为研究对象,开展室内培养实验,设置最大饱和持水量的20%(W20)和60%(W60)两种水分水平,并添加山毛榉凋落物(Fagus sylvatica L.),连续监测呼吸速率、累积呼吸量及其效应值,分析其与土壤理化性质及酶活性的关系。结果表明:1)MAOM矿化呈“前期快速释放,后期增速放缓”的特征,W20组呼吸峰值滞后于W60组。2)低水分显著提升呼吸效应,W20组累积呼吸效应值(ER20)普遍高于W60组(ER60),水分与时间交互作用整体不显著,表明水分对MAOM矿化的调控效应随时间总体稳定。3)冗余分析显示,ER20与土壤碳氮比与酸性磷酸酶活性呈正相关,ER60与β-葡萄糖苷酶和β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性呈正相关,但受铵态氮、黏粉粒含量负限制。本研究揭示了不同水分条件下外源碳驱动MAOM矿化的差异性机制,有助于理解森林土壤碳库在全球变化下的稳定性及反馈。
  • 碳循环与生态系统固碳
    叶佳, 陈祎麦, 林晓皓, 郭鸿蓉, 王玉能, 吴福忠
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    作为碎屑食物链的关键组成,土壤动物既可直接取食利用凋落物氮(N)等养分元素,也可通过破碎或迁移等过程改变凋落物N的释放过程,但其对凋落物N释放的贡献特征及驱动因子仍缺乏系统解析。因此,以中亚热带米槠(Castanopsis carlesii)人工林为研究对象,采用不同孔径凋落物袋控制土壤动物的方法,通过近全过程的凋落叶原位分解实验,研究土壤动物对凋落物N元素释放的动态作用。结果表明:3 mm、2 mm和0.025 mm孔径网袋分解192 d后的质量残留率分别为7.03%、6.99%和42.16%。土壤动物改变了凋落叶N浓度的总体上升趋势,尤其在分解后期(160~192 d)导致凋落叶N浓度的显著下降。经过192 d的分解,土壤动物对米槠凋落叶N释放的贡献率为64.09%,除分解80~93 d期间外,土壤动物在其他各分解阶段均明显促进凋落叶N的释放。其中,分解前期(0~80 d)和后期(160~192 d)各阶段均以大型土壤动物为主,分别使得凋落叶N释放提高4.8倍和5.6倍;而中期(80~160 d)各阶段的凋落叶N释放更依赖中小型土壤动物的贡献,其相对贡献比例达238.48%。冗余分析显示,土壤动物类群数、气温和降水量是影响土壤动物对凋落叶N释放贡献的主要因子,并且对中小型土壤动物的贡献作用更加明显。这些结果有助于深入理解中亚热带森林凋落物分解过程中土壤动物与N释放之间的联系,对全面认识N循环及土壤动物的功能具有一定的科学价值。
  • 碳循环与生态系统固碳
    冯鼎, 邵雅琪, 王子晴, 江子怡, 王建青, 施秀珍
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    筛选适宜的杉木套种模式对改善杉木人工纯林长期种植导致的土壤退化具有重要意义。以杉木林下套种闽楠、杉木林下套种红豆杉和杉木林下同时套种闽楠和红豆杉3种不同套种模式为研究对象,同时以杉木人工纯林为对照,研究不同的套种模式对林地土壤理化性质及净氮矿化速率的影响。结果表明:与杉木纯林相比,套种闽楠后,土壤pH显著降低,总氮和硝态氮含量显著增加;套种红豆杉后,土壤总碳、总氮、碳氮比、铵态氮、可溶性有机氮、微生物生物量碳和微生物生物量氮含量显著降低,硝态氮含量显著增加;套种闽楠和红豆杉后,土壤pH、碳氮比显著降低,土壤总氮、铵态氮、可溶性有机氮含量显著增加。不同套种模式下净氮矿化速率范围为0.301~0.581 mg·kg-1·d-1。杉木套种红豆杉模式土壤净氮矿化速率显著降低47%,其他套种模式变化不显著。随机森林分析表明,土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮和总碳是净氮矿化速率的显著预测因子。相关性分析结果表明,土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮、铵态氮、总碳、总氮和碳氮比对土壤净氮矿化速率有显著正影响。研究表明,杉木下套种不同树种可以通过改变土壤性质进而对净氮矿化速率产生影响。
  • 碳循环与生态系统固碳
    王俐俐, 陈蓉, 贾林巧, 姚晓东, 王小红, 陈光水
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    吸收根性状是表征根系生态功能与植物资源权衡策略的关键指标,其动态变化直接调控土壤养分循环过程。本研究以亚热带同质园7个阔叶树种为对象,测定和分析其生长季与非生长季的吸收根性状及养分获取策略的变异规律。结果表明:1)除根直径(RD)和根碳浓度(RCC)外,比根长(SRL)、比表面积(SRA)、根组织密度(RTD)、根系分泌速率(RER)和根氮浓度(RNC)均受季节的显著影响。其中,RER的极值比及SRL的种间变异系数的季节差异最为显著,非生长季分别是生长季的5.6倍和2.23倍,表明两者高度的季节敏感性。RCC的极值比与RNC的种间变异系数较小且其季节差异较小,表明二者的种间及季节变异较为保守。2)主成分分析表明,根系养分经济策略在生长季呈现由SRL、RCC和RNC构成的“快”策略端向RTD所代表的“慢”策略端转变,符合经典的根经济谱;在非生长季,性状间的相互关系发生显著重组,其中,RTD与SRL和RER由不相关分别转为显著正相关和负相关,反映出根系在胁迫环境下形成协同适应。本研究从性状可塑性与根经济谱的角度阐明了亚热带树种根系性状的物候调节特征,为理解根系动态及其在生态系统碳氮循环中的功能预测提供了理论依据。
  • 碳循环与生态系统固碳
    黄证伊, 程慧梓, 陈铭, 王小红, 陈光水, 姚晓东
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    以亚热带米槠天然林为研究对象,依托长期模拟氮沉降观测样地,在生长季和非生长季测定氮添加下根际和非根际土壤的β-葡萄糖苷酶(βG)、亮氨酰氨基肽酶(LAP)、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)和酸性磷酸酶(AP)活性,并计算酶化学计量比(C/NEEA、C/PEEA、N/PEEA)、酶矢量长度和角度及根际效应值。结果发现:1)生长季的根际和非根际土壤βG活性较非生长季分别显著提升7.8倍和24.1倍,而AP活性则分别降低了41.0%、40.1%(P<0.05)。2)在生长季,低氮添加使根际土壤βG活性提升6.2%,C/PEEA与矢量长度显著增加,根际和非根际土壤酶矢量角度均显著降低(P<0.05)。在非生长季,低氮添加下根际土壤βG活性降低41.3%,C/PEEA、C/NEEA和酶矢量长度显著降低;高氮添加下,非根际土壤AP活性降低了44.9%,C/PEEA和N/PEEA也显著降低(P<0.05)。3)在非生长季,高氮添加加强了土壤βG、C/PEEA和N/PEEA的正根际效应,根际土壤微生物碳需求增加;酶矢量角度负根际效应加强,非根际土壤微生物磷限制加剧(P<0.05)。4)土壤速效磷含量是解释根际和非根际土壤酶活性随季节和氮添加变化的最主要因素。此外,土壤含水率和土壤速效氮养分也是影响土壤酶活性的重要因素。研究结果为氮沉降背景下亚热带天然林养分管理和可持续保护提供了重要的参考依据。
  • 碳减排与绿色发展
  • 碳减排与绿色发展
    付鑫悦, 商荣, 陈修治
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    火烧干扰对森林生态系统存在外溢效应,火烧迹地边缘植被响应机制是评估生态系统恢复的关键。结合多源卫星遥感数据,基于GlobFire数据集筛选2000—2021年华南地区典型森林火烧事件,以火烧边界为中心构建双层缓冲区三圈模型,排除气候变化对植被的影响,基于NDVI变化值量化干扰强度,探究火烧干扰对森林生态系统的外溢效应规律。结果显示:1)火烧干扰的外溢效应有显著的空间异质性,热点区域高程偏低,植被较稀疏;2)小规模火烧带来的外溢效应以负效应占主导,大规模火烧在一定程度上有助于植被恢复;3)短时燃烧更容易造成周边植被退化,长时间燃烧外溢效应存在正效应;4)坡向对火烧干扰外溢效应影响显著而坡度作用不明显。研究结果可为面临外源干扰的华南森林植被恢复研究提供理论借鉴,对火烧后森林生态系统的韧性评估及恢复策略的优化意义显著。
  • 碳减排与绿色发展
    余顺海, 武昊天, 陈小南, 蓝文超, 王子怡, 吴明, 邵学新
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    农田生态系统是国家公园重要的生态资源,在钱江源国家公园体制试点区开展农田养分本底监测与肥力综合评价,为公园后续评估地役权改革影响积累本底数据。以钱江源国家公园内4个片区(苏庄、何田、长虹、齐溪)为研究对象,监测土壤容重、pH、有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷、速效钾等指标。运用修正后的内梅罗综合肥力评价指数和基于主成分分析的综合土壤肥力指数等方法,评估了农田土壤肥力现状,探讨各方法适用性。结果表明,钱江源国家公园土壤整体呈酸性(pH 5.35)。土壤有机质(36.37 g·kg-1)、全氮(1.98 g·kg-1)、碱解氮(187.94 mg·kg-1)和有效磷(74.76 mg·kg-1)含量丰富,但速效钾(64.27 mg·kg-1)相对缺乏,是土壤肥力的主要限制因子。相关性分析表明,土壤pH与速效钾极显著负相关,容重与碱解氮、全氮、有机质极显著负相关,有机质与碱解氮和全氮极显著正相关,但与全磷、有效磷相关性不显著。不同研究方法对比表明,基于主成分分析法的土壤肥力综合指数适用性较高,研究区土壤综合肥力整体良好,且空间异质性明显,各片区肥力等级依次为何田>齐溪>长虹>苏庄,且何田片区的综合肥力等级高于其他3个片区一个级别。本研究可为今后钱江源国家公园土壤质量评价体系构建、因地制宜的土壤管理提供参考,为国家公园内土壤资源保护、开发和利用提供科学决策依据。
  • 碳减排与绿色发展
    张鸿彬, 贾慧, 魏然, 陈卫锋, 杨柳明, 倪进治
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    生物炭因其发达的孔隙结构和丰富的官能团等特性,在吸附固定污染土壤中多环芳烃(PAHs)方面具有很高的潜力。然而,有关不同热解温度生物炭对土壤中PAHs老化行为的动态影响研究较少。选用300、500和700℃下热解的稻壳生物炭(分别标记为BC300、BC500和BC700),研究了生物炭添加对土壤中PAHs吸附和老化的影响。结果表明,生物炭比表面积随热解温度的升高而增大,添加不同生物炭的土壤(SBC300、SBC500和SBC700)对菲的吸附容量(Kf值)大小顺序为SBC700(51.56)>SBC500(41.39)>SBC300(24.31)>对照(5.55)。在90 d的老化过程中,添加生物炭和对照土壤中可提取态PAHs(苊、芴、荧蒽和芘)含量均随老化时间的延长而下降,其降幅顺序为对照> SBC300> SBC700≈SBC500,表明生物炭可显著延缓PAHs的老化进程。在老化初期(7 d),生物炭的添加能够显著降低土壤中有效态PAHs含量,降幅顺序为SBC300>SBC700≈SBC500>对照,而老化后期(15~90 d),各处理间无显著差异,表明生物炭仅能在短期内调控土壤中PAHs的生物有效性。研究结果阐明了热解温度通过改变生物炭理化性质进而影响土壤中PAHs老化动态的机制,为精准选择生物炭修复PAHs污染土壤提供了理论支撑。
  • 碳减排与绿色发展
    谢晓刚
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    对福建省重点控排企业碳排放与污染源数据进行关联分析,探讨电力和水泥行业在污染物排放动态、响应机制及耦合关系上的差异,为区域环境质量改善和可持续发展提供科学依据。基于2016—2023年数据,利用机器学习模型、STL分解、趋势显著性分析、定量分析及耦合与解耦合分析等方法,揭示重点控排企业的污染物排放特征。结果表明企业排放的季节性稳定,但趋势存在差异:SO2和PM排放持续下降,验证了减排措施成效;CO2和NOx排放存在波动回升,尤其在2023年回升明显,提示减排策略需优化。绝对差异对比分析结果表明,电力行业在SO2和PM减排上显著(分别下降31.4%和42.7%),NOx波动下降(降幅回升到11.5%),CO2控制不足(上升47.8%);水泥行业PM下降明显(49.2%),但SO2排放反弹(42.6%),CO2上升55.2%。耦合关系研究表明,发电厂污染物排放强耦合(相关系数r>0.7),水泥厂解耦合不稳定,耦合点频现。趋势预测显示,水泥行业SO2排放上升风险高,电力行业减排比例小,能源转型任务紧迫。研究结果凸显了行业间减排技术和政策执行的差异,强调了针对电力行业加强脱硝和碳捕集技术的应用,同时对水泥行业实施更严格的监管,以实现协同减排目标。本研究可为区域重点控排企业制定差异化环境政策和优化减排策略提供数据支持。
  • 碳减排与绿色发展
    黄颖
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    废弃印刷电路板(Waste Printed Circuit Boards, WPCBs)的资源化回收对环境保护和资源循环利用具有重要意义。然而,不同回收技术在能源消耗、废物排放和碳足迹方面存在显著差异。对水力摇床分选、旋风分离和熔炼3种典型WPCBs回收技术的碳足迹进行了系统评估,并采用排放因子法核算电力、水资源消耗、燃料燃烧及废物处理等环节的碳排放。研究结果表明,熔炼法由于高温冶炼过程能耗较高,碳排放最高;水力摇床分选法和旋风分离法主要依赖电力驱动,虽然碳排放相对较低,但非金属废弃物处理仍带来额外的碳排放负担。此外,通过分析各工艺环节的碳排放构成,发现能源消耗仍是主要碳排放来源。为实现低碳回收,建议优化工艺流程、提升能源利用效率、提高资源回收率,并结合政策引导推动企业绿色转型。研究可为WPCBs回收行业的低碳发展及“双碳”目标的实现提供数据支撑和决策参考。
  • 碳减排与绿色发展
    王晖, 金梦菡
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    随着新型电力系统建设的推进,特高压直流工程的碳排放问题日益受到关注。基于全生命周期理论,结合特高压直流工程实际碳排放特点,提出特高压直流工程全生命周期的碳足迹计量方法。该方法将特高压直流工程的全生命周期划分为设备生产、施工建设、运营维护和废弃处理4个阶段,并分别给出了碳排放计量模型和计量方法。通过该方法,可以量化特高压直流工程对碳排放和环境的影响,为制定合理有效的碳排放减排措施提供理论支撑。同时,还研究了绿色建造和计量检测在特高压直流工程中的应用,以期为特高压直流工程的低碳管理提供更为全面的技术支撑。
  • 碳监测与遥感技术应用
  • 碳监测与遥感技术应用
    杨博文, 曾宏达, 方艺辉, 张惠光, 熊景峰, 张晓萍
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    激光雷达扫描技术是森林参数清查的新型重要手段,无人机激光扫描(ULS)与手持移动激光扫描(HMLS)可分别从空中与地面视角获取森林三维信息,在关键参数测量上优势互补,但其单一应用仍存在局限:ULS对胸径(DBH)估测误差较大,HMLS对树高(TH)的提取精度不足。因此,融合多源激光雷达数据以提升参数提取精度,进而提高森林地上生物量(AGB)估算的可靠性,已成为当前研究的重点。本研究以杉木人工林为对象,综合利用ULS、HMLS及其融合数据(ULS+HMLS)进行单木结构参数提取与AGB估算,系统分析不同数据源在单木及样方尺度的表现。结果表明:1)ULS在TH提取上表现最优(R2=0.98,RMSE=0.25 m),HMLS在DBH提取中精度最高(R2=0.98,RMSE=1.20 cm),融合数据在两项参数上均保持了较高精度。2)单木AGB估算精度受DBH主导,HMLS与融合数据表现更优(R2均为0.98)。3)在样方尺度,融合数据AGB估算精度最高(R2=0.92,RMSE=11.07 t·hm-2),ULS因单木分割完整性不足导致误差累积,精度相对较低。研究证实,融合多源激光雷达数据能够有效结合不同平台的观测优势,为提升人工林生物量估算精度与可靠性提供有效技术途径。
  • 碳监测与遥感技术应用
    夏凡谨, 王荣, 曹健捷, 李冰, 李宏彬
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    气孔是植物碳水交换的门户,气孔导度体现了植物在水通量保护与碳通量捕获的矛盾需求间的生理平衡,因此准确地模拟气孔导度对生态系统总初级生产力(Gross Primary Productivity, GPP)与蒸散发(Evapotranspiration, ET)的模拟至关重要。本研究将3种气孔导度模型Ball-Woodrow-Berry(BWB)、Ball-Berry-Leuning(BBL)、Unified Stomatal Optimization(USO)应用于BEPS(Boreal Ecosystem Produtivity Simulator)陆面生态过程模型中进行模拟分析,探讨了模型间的差异及其在常绿针叶林(Evergreen Needleaf Forests, ENF)和落叶阔叶林(Deciduous Broadleaf Forests, DBF)两种植被类型的适用性。结果表明:1)基于3种气孔导度模型模拟的GPP和ET整体精度均较高,其中BEPS-USO的表现最优。2)ENF站点的GPP模拟精度相似,但DBF站点GPP模拟差别较大,总体表现为BEPS-USO> BEPS-BBL> BEPS-BWB。ET的模拟结果在ENF站点中BEPS-USO更优,但在DBF站点中BEPS-BBL模型在某些站点表现略好于BEPS-USO,其次是BEPS-BWB。3)不同模型的气孔导度(gs)模拟值在ENF站点的季节变化相对DBF站点更为显著,3种模型在4个通量站点所模拟的gs均呈现与GPP一致的季节变化,且gs与GPP的耦合弱于ET。本研究实现了3种气孔导度模型在BEPS模型中的嵌入及其在通量站点的模拟应用,比较分析了3种气孔导度模型在不同植被类型的差异与适用性,为陆地生态系统碳水循环模拟中的气孔导度模型选择与应用提供了依据。
  • 碳监测与遥感技术应用
    郑泓铭, 吴勇, 曾宏达, 钟小剑, 吴杰宸, 罗庆阳
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    为提高水土保持碳汇项目开发效率,节约开发成本并提高碳汇计量精度,遥感技术成为辅助碳汇项目开发的重要技术载体。本研究以山西右玉县小南山流域为例,系统探讨了遥感技术在碳库监测中的应用。基于森林小班属性进行土地覆被分类与碳层划分,通过系统布点结合野外调查与异速生长方程测算植被碳密度,进而构建融合光谱因子、植被指数与碳层哑变量的区域碳密度估算模型(R2=0.806,MAE=9.202 t·hm-2)。应用该模型估算了2002—2024年间流域植被碳密度与净碳汇量,并采用克里金插值法评估了土壤碳密度的空间分布。结果表明:22年来,小南山流域植被碳密度从14.66 t·hm-2增至27.02 t·hm-2,植被碳储量净增16 326.77 t,高碳密度区域显著向北和西南扩展;土壤碳密度呈现东北高、西南低的格局,主要源于东北片区退耕还林(转为灌木林)的固碳效应。研究结果进一步表明,针对杨松混交林碳密度略有下降的问题,可通过施肥管护等措施改善树种退化,从而持续提升区域净碳汇量。