ISSN 1009-6248CN 61-1149/P 双月刊

主管单位:中国地质调查局

主办单位:中国地质调查局西安地质调查中心
中国地质学会

    • 中文核心期刊
    • CSCD收录期刊
    • 中国科技核心期刊
    • Scopus收录期刊
高级检索

陕西省农田生态系统碳汇核算方法对比研究

李彦娥, 王化齐, 马红娜, 孙巧银

李彦娥,王化齐,马红娜,等. 陕西省农田生态系统碳汇核算方法对比研究[J]. 西北地质,2025,XX(XX):1−9. doi: 10.12401/j.nwg.2024089
引用本文: 李彦娥,王化齐,马红娜,等. 陕西省农田生态系统碳汇核算方法对比研究[J]. 西北地质,2025,XX(XX):1−9. doi: 10.12401/j.nwg.2024089
LI Yan’e,WANG Huaqi,MA Hongna,et al. Comparative Study on Carbon Sink Accounting Methods for Farmland Ecosystems in Shaanxi Province[J]. Northwestern Geology,2025,XX(XX):1−9. doi: 10.12401/j.nwg.2024089
Citation: LI Yan’e,WANG Huaqi,MA Hongna,et al. Comparative Study on Carbon Sink Accounting Methods for Farmland Ecosystems in Shaanxi Province[J]. Northwestern Geology,2025,XX(XX):1−9. doi: 10.12401/j.nwg.2024089

陕西省农田生态系统碳汇核算方法对比研究

基金项目: 中国地质调查局项目“西北地区国土空间用途管制技术支撑与应用服务(DD20230500)”、陕西省重点研发项目“秦岭北麓西安段水、碳循环及其优化调控研究(2024SF-YBXM-562)”及新疆第三次科学考察项目(2022xjkk0300)联合资助。
详细信息
    作者简介:

    李彦娥(1976−),女,高级工程师,主要从事国土空间规划研究工作。E−mail:153017340@qq.com

    通讯作者:

    王化齐(1980−),女,正高级工程师,主要从事水工环地质调查工作. E−mail:whqi321@163.com

  • 中图分类号: S181

Comparative Study on Carbon Sink Accounting Methods for Farmland Ecosystems in Shaanxi Province

  • 摘要:

    为筛选农田生态系统碳汇精准评估的适宜方法,笔者采用净碳汇法和固碳速率法分别核算陕西省农田生态系统碳汇,研究两种方法的固碳时空分布差异。结果表明:①净碳汇法核算值大于固碳速率法,固碳速率法核算值仅占净碳汇核算值的12.8%~18.2%。②两者整体均呈碳汇状态。时间序列上,净碳汇法2005~2020年碳汇总量整体呈波动上升趋势,而固碳速率法表现为先上升后下降态势;空间分布上净碳汇法表现为中部>北部>南部,而固碳速率法则表现为中部>南部>北部。③目前净碳汇法更适用于陕西省农田生态系统碳汇核算,2020年其值为507.66万tC。但考虑免耕和秸秆还田率提高因素,两种方法核算结果单位基本一致,具有可比性。今后应加大农田土壤有机碳变化监测力度,加强农田管理措施碳汇研究,对于固碳速率法精准评估农田土壤生态系统碳汇极其重要。

    Abstract:

    To screen suitable methods for precise assessment of carbon sink in agricultural ecosystems, the author used the net carbon sequestration method and the carbon sequestration rate method to quantitatively calculate the carbon sequestration of agricultural ecosystems in Shaanxi Province in 2020, and studied the differences in carbon sequestration and spatial distribution between the two methods. The results show that: ① The net carbon sink method has a higher accounting value than the carbon sequestration rate method, and the carbon sequestration rate method only accounts for 12.8%-18.2% of the net carbon sink accounting value. ② Both are in a carbon sink state as a whole. In terms of time series, the total carbon sequestration amount of the net carbon sequestration method showed a fluctuating upward trend from 2005 to 2020, while the carbon sequestration rate method showed a trend of first increasing and then decreasing; In terms of spatial distribution, the net carbon sink method shows central>northern>southern, while the carbon sequestration rate law shows central>southern>northern. ③ At present, the net carbon sequestration method is more suitable for calculating the carbon sink of agricultural ecosystems in Shaanxi Province, with a value of 5.0766 million tC in 2020. However, considering the factors that increase the rate of no till and straw return, the two methods have consistent accounting units and are comparable. In the future, it is extremely important to increase the monitoring of changes in organic carbon in farmland soil, strengthen research on carbon sequestration measures in farmland management, and accurately evaluate carbon sink in farmland soil ecosystems using the carbon sequestration rate method.

  • 西北干旱内陆河流域水资源短缺,制约了该地区社会经济可持续发展(陈亚宁, 2023),区内降雨稀少,蒸发强烈,地表水资源无法满足用水需求,地下水资源成为维系生活、生态、工业、农业的重要水源(Williams 1999; Rockstrom et al, 2009; Wang et al, 2021; 党学亚等, 2022; 胡顺等, 2022; 李文明等, 2022)。随着区域现代化进程加快和农业发展规模扩大,土地利用变化显著改变了区域水文过程(罗先香等, 2003; 张俊等, 2021; 王璐晨等, 2023; 龙睿等, 2023),尤其是水资源的大规模开发利用不仅改变了地下水时空分布特征(徐梦瑶等, 2012; 罗杰等, 2020; 刘伟朋等, 2021; 束龙仓等, 2022; 冯嘉兴等, 2023),同时局部地下水位大幅下降,引发植被退化和荒漠化加剧等诸多生态环境问题(陈亚宁等, 2004满苏尔·沙比提等, 2011; 郭宏伟等, 2017; 王浩等,2020)。在西北地区,针对地下水流场的演化机制已有大量研究,如乌苏市地下水位变化主要受地下水开采量和地表水引水量影响(高宇阳等, 2019),鄯善县地下水开采是地下水位变化的主导因素(陈泽等, 2023),黑河流域中游地下水位变化主要由人为因素控制(王贞岩, 2019)。然而,由于缺乏历史时期地下水监测数据等因素,限制了长时间尺度地下水位变化的根本驱动力研究。因此,厘清长时间尺度地下水流场演化与土地利用变化间的响应关系,可为今后区域水土资源协调发展提供因地制宜的科学基础。

    新疆阿克苏河流域,是典型的干旱内陆河流域。以20世纪90年代为界,阿克苏河流域土地变化从前期的准平衡状态转变为后期的不平衡状态(周德成等, 2010),尤其是耕地面积开始大幅度增加(满苏尔·沙比提等, 2011; 王涛等, 2017; 王志成等, 2018),灌溉用水需求不断增大。引水渠与水库等水利工程的修建,截留了上游来水量用于灌溉,使得中下游河水入渗补给量减少(沈永平等, 2008; 周德成等, 2010)。同时,由于中下游地区地表水不足以满足灌溉用水需求,90年代后期地下水大量开采(张旭等, 2020; Huang et al, 2022),造成流域内绿洲区地下水位的下降。因此,40年来阿克苏河流域地下水流场经历了20世纪90年代前的近天然状态到90年代后的人类活动强烈影响的历史过程,可作为地下水演化特征及成因分析的理想区域。

    笔者选取阿克苏河流域平原土地利用变化较大的绿洲区进行重点剖析,基于最新地下水统测数据和地下水监测数据,并与20世纪80年代近天然状态的地下水位历史数据对比,分析流域地下水流场和埋深时空变化历史过程、特征及成因模式,探讨人类活动影响下的地下水演化机制,为地下水的可持续开发利用与生态保护提供科学依据。

    阿克苏河流域位于新疆中部、天山山脉中段南麓,为典型的干旱内陆河流域,地理位置处于E 79°55′~80°45′、N 40°36′~41°29′(图1)。研究区海拔高度为1 040~1 180 m,北部多山区,地势呈NW向SE倾斜,地形平坦开阔,地处欧亚大陆腹地,四季分明,夏季干旱炎热,冬季寒冷,多年平均气温约为10 ℃,昼夜温差大;降水稀少,多年平均降水量为75 mm;蒸发强烈,年蒸发量为1 200~1 500 mm,属典型的暖温带干旱气候。阿克苏河是塔里木盆地北缘典型的大河之一,上游有托什干河和库玛拉克河两大支流,均起源于天山西南部,在阿克苏市西北部交汇形成阿克苏河。阿克苏河为冰川融雪水和降水混合补给型河流(Sun et al, 2016; 余斌等, 2021; 普拉提·苏力坦, 2023),年平均输入塔里木河干流水量为33.66亿m3,占塔里木河干流总水量的70%以上(满苏尔·沙比提等, 2011; 阿曼妮萨·库尔班等,2022)。阿克苏河流经途中被各级水利枢纽引入到各级渠系和农田,通过沿途渗漏及农业灌溉等方式补给地下水。

    图  1  研究区示意图(a)及监测点分布图(b)
    Figure  1.  Schematic diagram of the study area and monitoring sites distribution

    流域内地形地貌主要为中低山区和堆积平原区,地下水类型以松散层孔隙水为主,含水层类型为第四系Qp3~Qh冲洪积松散堆积层潜水和承压水含水层,岩性以砂砾石、中粗砂、细砂为主(图2)。研究区自北向南由冲洪积倾斜平原区过度到冲积细土平原区,岩性由粗变细,由砂砾石转变为中粗砂、粉细砂和粉土。在冲洪积倾斜平原内,含水层为单一结构的第四系潜水,单井涌水量大于5 000 m3/d,富水性强,地下水循环条件好。到冲积细土平原地层发生变化,在阿克苏市-佳木镇-五团以南一带,含水层变为潜水、承压水双层多层结构,上部孔隙潜水富水性强-贫乏等,单井涌水量由1 000~5 000 m3/d逐渐减少为10~100 m3/d,下部承压水单井涌水量自北西向南东,由1 000~5 000 m3/d逐渐减少为100~1 000 m3/d,地下水循环条件逐渐变差,更新能力变弱,TDS变高,水质变差。

    图  2  研究区 A - A′水文地质剖面图
    Figure  2.  A - A′ South-north hydrogeological profile of Research area

    自20世纪90年代起,随着土地开发生产活动逐渐加强,原先以地表水为主,地下水为辅的农田灌溉用水结构已无法满足需要,为了缓解用水矛盾,区内开始大量开发利用地下水资源,据统计,1980~2018年耕地面积增加2006.28 km2,年增长率1.26%,其中1980~1990年耕地总面积基本不变,1990~2018年耕地面积增加2307.71 km2,增大将近1倍。随之地下水开采量从1998年的0.23×108 m3增加到2017年的2.97×108 m3,增大超过10倍。

    本研究所选地下水历史数据来源于1979年中国人民解放军OO九二五部队完成的《阿克苏地区1∶20万区域水文地质普查报告》(潘一心, 1979)及5幅1∶20万综合水文地质图。潜水位信息主要提取自该报告和综合水文地质图中埋深分区以及民井、试坑和洛阳铲孔等水点埋深实测数据,承压水头信息提取自水文地质钻孔水位实测数据,共包括潜水点61组和承压水点38组。同时,根据DEM高程数据,将各水点水位埋深数据换算成水位高程数据。现状水位数据,采用中国地质调查局西安地质调查中心于2022年实测的224组地下水统测数据和国家地下水监测工程监测点23组,包括潜水点140组、承压水点107组,采用相同的DEM高程数据将水位埋深数据换算成水位高程数据,以保证高程基准的一致性。

    为研究分析研究区地下水流场演化特征,选择阿克苏河流域平原土地利用变化较大的绿洲区,且历史和现状两期地下水点可同时覆盖的地区作为重点分析区。在重点分析区内,根据1979年和2022年两期水位数据,在Arcgis采用克里金插值法,分别生成两期潜水和承压水水位(头)及埋深栅格数据,并绘制相应水位等值线和埋深分区图。采用Arcgis栅格计算功能将两期地下水位栅格数据进行差值运算,并生成1979~2022年潜水水位和承压水水头变幅图。1979年地下水开采量少,水位基本接近天然状态,2022年水位数据选择开采量较少的高水位期,以减少年内水位变化对历史累计变幅的影响。

    1980年和2018年土地利用类型来源于中国科学院地理科学与资源研究所发布的中国多时期土地利用遥感监测数据集(CNLUCC)。该数据是以美国陆地卫星Landsat遥感影像作为主要信息源,通过人工目视解译构建的中国国家尺度多时期土地利用/土地覆盖专题数据库。

    图3a中可看出,区内潜水水位高程1 040~1 170 m,由北到南逐渐降低。水力坡度由北到南逐渐变缓,约为0.57‰~1.12‰。地下水流向整体由北向南,与河流方向基本一致。区内潜水埋深较浅,埋深1~3 m区间面积较大,占比超过70%。红旗坡农场-拜什艾日克镇潜水埋深3~10 m,英艾日克乡-巴格托格拉克乡以南潜水埋深小于1 m。

    图  3  1979~2022年地下水等值线及潜水埋深图
    Figure  3.  Groundwater level contour and diving burial depth from 1979 to 2022

    区内承压水头高程1 030~1 180 m之间,由北到南逐渐降低。水力坡度由北到南逐渐变缓,约为0.42‰~1.44‰。承压水流向由北向南,与潜水流向基本一致。托普鲁克乡-古勒阿瓦提乡以南、英艾日克乡-喀拉塔勒镇以北承压水头比潜水位高,承压水越流补给潜水。喀拉塔勒镇以南承压水头与潜水位基本相同。

    图3b中看出,区内潜水水位高程1 040~1 180 m,地下水位空间分布及水力坡度与1979年基本相同。从潜水埋深分区来看,埋深3~10 m区间面积较大,占比超过60%。红旗坡农场-拜什吐格曼乡潜水埋深由1979年的3~10 m变为2022年的大于10 m,埋深变大;艾西曼湖潜水埋深由1979年的小于1 m变为2022年的1~3 m,埋深变大。

    区内承压水头高程1 030~1 180 m,由北到南逐渐降低。水力坡度由北到南逐渐变缓,约为0.41~1.54‰。承压水整体流向为SN向、EW向,与潜水流向不同。研究区内总体承压水头低于潜水位,潜水补给承压水。其中在古勒阿瓦提乡以南-喀拉塔勒镇东一带,承压水头由1979年1 050~1 080 m变为2022年的1 020~1 050 m,承压水流向由1979年的南北向变为2022年的EW向。承压水头在托普鲁克乡–古勒阿瓦提乡以南、英艾日克乡–喀拉塔勒镇以北相比2022年下降,且低于潜水水位,由1979年的承压水越流补给潜水变为2022年的潜水补给承压水。

    根据1979~2022年潜水水位变幅图(图4),潜水水位整体以下降为主,潜水埋深降幅1~3 m的面积占比较大,超过40%,主要集中在1979年潜水埋深为1~3 m的地段。潜水降幅由北向南呈逐渐减小趋势,红旗坡农场以北,潜水降幅明显,最大降幅达到38.18 m;降幅超过10 m的面积为259.31 km2;降幅3~10 m的面积为1 382.96 km2;降幅小于1 m的面积为1 477.95 km2;此外艾西曼湖及阿克苏河下游潜水水位上升,增幅面积为265.13 km2

    图  4  1979~2022年潜水水位变幅图
    Figure  4.  Variation of diving water level from 1979 to 2022

    根据1979~2022年承压水水头变幅图(图5),承压水水头整体下降,以研究区中部英艾日克乡-喀拉塔勒镇为界,以北地区降幅大于3 m,最大超过20 m,以南地区降幅小于3 m,且由北向南逐渐减小。其中在六团十连一带降幅明显,最大降幅达到27.2 m;降幅超过20 m的面积为269.40 km2;降幅10~20 m的面积为490.40 km2;降幅3~10 m的面积为1 456.23 km2;降幅小于3 m的面积为2 513.62 km2

    图  5  1979~2022年承压水水头变幅图
    Figure  5.  Variation of confined water head from 1979 to 2022

    地下水开采量的增加是地下水位下降的主要原因。据统计地下水开采量由1983年92万m3/a增加到2018年2.97亿m3/a,累计开采量约101亿m3/a。根据上述水位变幅计算,1979~2022年潜水累计储存量减少65.89亿m3/a,承压水累计储存量减少16.10亿m3/a,地下水总储存量累计减少81.99亿m3/a(根据《阿克苏地区1:20万区域水文地质普查报告》(潘一心, 1979),给水度取0.0095,弹性释水系数取0.0021),占累计开采量的81%。

    对比1980年(图6a)及2018年(图6b)遥感解译结果,耕地面积由1980年的2 408.34 km2增加到2018年的3 340.76 km2,增加面积为932.42 km2,增幅为38.72%;草(林)地面积由1980年的1 806.56 km2减少到2018年的859.37 km2,减少面积为947.18 km2,降幅52.43%。从不同土地利用类型面积变化可知,1979~2022年期间,研究区草(林)地大量转化为耕地。

    图  6  1980~2018年阿克苏河流域研究区土地利用类型图
    a. 1980年土地利用类型图;b. 2018年土地利用类型图
    Figure  6.  The distribution of land use in the Aksu River Basin from 1980 to 2018

    耕地面积增加对地下水位变化有重要影响。随着耕地面积增加,研究区潜水和承压水均有不同程度下降。以研究区中部英艾日克乡-喀拉塔勒镇一线为界,北部地区潜水水位和承压水水头降幅均大于南部地区。

    北部地区由于耕地面积大幅增加,灌溉用水需求相应大幅增大,因此地下水被大量开采用于农业灌溉,引起地下水位明显下降。尤其是承压水主要靠侧向径流补给,补给条件较差,承压水头下降更为明显,并形成局部下降漏斗,流向发生反转。

    由于南部地下水水质较差,农业灌溉以引用地表水灌溉为主,地下水开采强度相对较低,因此地下水下降不如北部地区明显。在艾西曼湖一带潜水位也出现下降,但该区以荒地为主,无耕地面积变化,潜水位下降与农业灌溉无关,主要是由于喀什噶尔河断流,地表水补给量少,引起潜水位下降,并造成湖泊面积和草(林)地面积缩小(图6)。

    研究区属于干旱内陆盆地平原区,降水稀少,地下水主要靠地表水补给。土地利用变化通过改变用水结构和地表水空间分布格局,使得地下水补排条件发生剧烈变化,从而引起地下水流场演化和地下水动态类型的改变。由于潜水和承压水在补给排泄条件、水质以及地下水开发利用方式等方面的差别,土地利用变化对潜水和承压水水位的影响也不尽相同。

    研究区潜水补给项主要为河流、渠系和田间灌溉入渗补给3项,排泄项主要为蒸发蒸腾、河道和人为开采排泄3项。从补给项变化看,研究区1979~2022年耕地面积明显增大,大量农业引水灌溉,使得渠系和田间灌溉入渗补给大量增加而河流入渗补给减少。从排泄项变化看,研究区潜水位埋深由1979年的1~3 m为主,变为2022年的3~10 m为主,地下水位下降,潜水蒸发蒸腾排泄大幅减少,同时研究区北部潜水水质好富水性强,潜水人工开采用于灌溉,研究区南部地下水水质较差,开采较少,主要以地表水灌溉为主。但因潜水位较浅造成土地盐渍化,通过沟渠排水排盐人工调控降低潜水位(梁籍等,2003)。根据研究区南部潜水位动态监测孔A1(位置见图1),2月中旬春灌期、6~9月夏季农作物灌溉期和11月初冬灌期,渠系和田间灌溉入渗补给量大量增加,造成地下水位上升,地下水动态类型表现为灌溉型,年内变幅1.52 m,地下水位稳定在5 m左右(图7a),潜水蒸发蒸腾作用减弱,土壤表层积盐减轻,盐渍化土地改良。因此,绿洲区潜水水位下降并未引起明显生态问题,仅在艾希曼湖一带出现草(林)地退化。

    图  7  典型监测孔2022年年内地下水埋深变化曲线
    a. 潜水埋深变化曲线;b. 承压水埋深变化曲线
    Figure  7.  Annual variation of groundwater depth variation in typical monitoring holes in 2022

    承压水补给项主要为侧向径流和潜水越流补给两项,排泄项主要为侧向径流和人为开采排泄两项。从补给项变化看,该地区北部柯克亚河和台兰河的两条河流渗漏补给潜水,然后潜水通过侧向径流补给承压水,由于含水层渗透性差,侧向径流补给能力差、承压水更新能力弱。受大量引水灌溉影响,地表水被截流或直接引走,导致潜水渗漏补给减少,继而引起承压水侧向径流补给减少。从排泄项变化看,随着耕地面积增大,地下水开采量增加,引起承压水排泄项的变化,排泄方式由侧向径流排泄转变为人工排泄为主。人类活动开采强度远远大于侧向径流补给,导致承压水头明显下降,尤其是研究区北部阿克苏河东侧六团十连一带承压水水头下降最明显。根据研究区北部承压水动态监测孔A2(图7b),6~8月为开采地下水灌溉的高峰期,承压水头处于低水位期,7月开采量最大导致水头降到全年最低点;9月随着灌溉期结束,开采量减少,水位迅速回升,地下水人为开采导致水位大幅度下降,地下水动态类型表现为开采型,年内变幅达8.28 m。研究区南部承压水水质较差,人工开采排泄较北部少,补排条件变化不大,水头降幅也较北部小。

    综上所述,研究区地下水位变化的根本驱动力是土地利用变化,土地利用变化引起的地下水补排条件变化是地下水水位变化的直接原因。潜水水位下降,使得盐渍化土地改良是土地利用变化的正面效应;承压水因补给条件差表现为过度开采,引起区域地下水下降并形成地下水漏斗,是土地利用变化的负面效应。

    (1)40年来,受人类活动影响,阿克苏河流域地下水动力场发生改变,形成地下水位下降区。潜水降幅由北向南呈逐渐减小趋势,红旗坡农场以北,降幅明显,最大降幅达到38.18 m;承压水降幅以研究区中部英艾日克乡-喀拉塔勒镇为界,以北地区降幅大于3 m,最大超过20 m,以南地区降幅小于3 m,且由北向南逐渐减小。

    (2)土地利用变化是地下水位变化的根本驱动力,随着耕地面积的快速扩张,潜水和承压水均有不同程度下降。

    以研究区中部英艾日克乡—喀拉塔勒镇一线为界,北部地区潜水水位和承压水水头降幅均大于南部地区。北部地区由于耕地面积大幅增加,灌溉用水需求相应大幅增大,因此地下水被大量开采用于农业灌溉,引起地下水位明显下降。南部地下水水质较差,农业灌溉以引用地表水灌溉为主,地下水开采强度相对较低,因此地下水下降不如北部地区明显。

    (3)土地利用变化通过改变用水结构和地表水空间分布格局,使得地下水补排条件发生剧烈变化,从而引起地下水流场演化和地下水动态类型的改变。潜水的渠系和田间灌溉入渗补给量增加,但河流入渗补给减少,同时人工开采增加,造成潜水位下降。承压水侧向径流补给减少,同时地下水开采量增加,造成承压水头明显下降。人工绿洲范围内地下水位下降,一方面对土壤盐渍化减轻有正面影响,但如果未来地下水位持续下降,将影响地下水资源的可持续利用。同时,地下水位下降可能引起人工绿洲外围区沙漠化、植被退化等问题。今后研究需加强人工绿洲与外围区地下水位动态的监测与预测工作,进一步深化土地利用变化条件下流域水平衡及其生态效应的定量研究。

  • 图  1   各地市农田生态系统碳吸收量

    Figure  1.   Carbon absorption of farmland ecosystems in various cities

    图  2   各地市农田生态系统碳排放量

    Figure  2.   Carbon emissions from farmland ecosystems in various cities

    图  3   各地市农田生态系统净碳汇量及碳汇强度

    Figure  3.   Carbon sink amount and carbon sink intensity of farmland ecosystems in various cities

    图  4   各地市农田生态系统碳汇量及固碳强度

    Figure  4.   Various carbon sinks and carbon sink intensities of farmland ecosystems in various cities and regions

    图  5   两种方法碳汇量及碳汇强度对比

    Figure  5.   Comparison of carbon sequestration and carbon sequestration intensity between two methods

    表  1   主要农作物的经济系数、干重比、碳吸收率

    Table  1   Economic coefficient, dry weight ratio and carbon absorption rate of main crops

    作物种类 经济系数 干重比 碳吸收率 作物种类 经济系数 干重比 碳吸收率
    水稻 0.41 0.86 0.45 棉花 0.45 0.92 0.10
    麦类 0.49 0.87 0.40 麻类 0.45 0.88 0.15
    玉米 0.47 0.86 0.40 烟叶 0.45 0.84 0.55
    豆类 0.45 0.87 0.35 其他谷物 0.45 0.83 0.35
    油料 0.45 0.90 0.25 蔬菜 0.83 0.15 0.45
    下载: 导出CSV

    表  2   各类农用物资碳排放系数及来源

    Table  2   Carbon Emission Coefficients and Sources of Various Agricultural Materials

    农用物资种类碳排放系数单位数据来源
    化肥0.8596Kg/Kg张精等,2021
    农药4.9341Kg/Kg张精等,2021
    农膜5.18Kg/Kg谭美秋等,2022
    柴油0.59Kg/Kg谭美秋等,2022
    翻耕31260Kg/km2谭美秋等,2022
    灌溉26648Kg/km2谭美秋等,2022
    下载: 导出CSV

    表  3   各类农作物土壤N2O排放系数

    Table  3   N2O Emission Coefficients of Various Crop Soils

    农作物种类N2O排放系数
    (Kg/km2
    农作物种类N2O排放系数
    (Kg/km2
    水稻24玉米253
    麦类205蔬菜421
    豆类77其他旱地作物95
    下载: 导出CSV

    表  4   主要参数列表

    Table  4   List of Main Parameters

    参数 定义 取值 单位 来源
    PR 秸秆还田推广实行率 42.6% / 张国等,2017
    NSC 土壤有机碳的变化 0.06 / GB/T 1.1-2020
    H 土壤厚度 20 cm GB/T 1.1-2020
    NF 化学氮肥 / t 陕西省统计年鉴
    CF 复合肥施用量 / t 陕西省统计年鉴
    Sp 耕作面积 / km2 陕西省统计年鉴
    Cyj 作物j在当年的产量 / t 陕西省统计年鉴
    SGRj 作物j的草谷比 表5 / 农业农村部办公厅
    下载: 导出CSV

    表  5   不同作物的草谷比

    Table  5   Grass to Grain Ratio of Different Crops

    作物 草谷比 作物 草谷比
    水稻 0.623 油料 2.0
    麦类 1.366 棉花 8.1
    玉米 2.0 豆类 1.57
    薯类 0.5 麻类 8.10
    烟叶 1.0 其他谷物 0.85
    下载: 导出CSV

    表  6   2020年陕西省农田生态系统碳吸收、碳排放核算表

    Table  6   Accounting table for carbon absorption and emissions of farmland ecosystems in Shaanxi Province

    碳吸收量(万t) 碳排放量(万t) 碳汇量(万t)
    稻谷 75.20 农资投入 化肥 173.56
    麦类 296.33 农药 5.90
    玉米 453.04 农膜 23.17
    豆类 20.04 柴油 55.69
    油料 29.64 翻耕 104.01
    棉花 0.01 灌溉 35.62
    麻类 0.02 自然排放 土壤N2O排放 106.18
    烟叶 5.43 稻田CH4排放 8.96
    其他谷物 89.34 稻田土壤呼吸 107.51
    蔬菜 159.21
    小计 1128.26 620.60 507.66
    下载: 导出CSV
  • 郭永奇. 河南省农田生态系统碳源/碳汇及其碳足迹动态变化[J]. 东北农业科学, 2021, 46(6): 87−92.

    GUO Yongqi. Dynamic Change of Carbon Source/Sink and Carbon Footprint of Farmland Ecosystem in Henan Province[J]. Journal of Northeast Agricultural Sciences,2021,46(6):87−92.

    韩冰, 王效科, 逯非, 等. 中国农田土壤生态系统固碳现状和潜力[J]. 生态学报, 2008, 28(2): 612−619. doi: 10.3321/j.issn:1000-0933.2008.02.020

    HAN Bing, WANG Xiaoke, LU Fei, et al. Soil carbon sequestration and its potential by cropland ecosystems in China[J]. Acta Ecologica Sinica,2008,28(2):612−619. doi: 10.3321/j.issn:1000-0933.2008.02.020

    金琳, 李玉娥, 高清竹, 等. 中国农田管理土壤碳汇估算[J]. 中国农业科学, 2008, 41(3): 734−743.

    JIN Lin, LI Yu’e, GAO Qingzhu, et al. Estimate of Carbon Sequestration Under Cropland Management in China[J]. Scientia Agricultura Sinica,2008,41(3):734−743.

    康苗苗, 肖玲, 余菲, 等. 陕西省农田生态系统碳源/汇研究[J]. 地球环境学报, 2011, 2(5): 630−636.

    KANG Miaomiao, XIAO Ling, YU Fei, et al. Research on carbon source and sink of farmland ecosystem in Shaanxi Province[J]. Journal of Earth Environment,2011,2(5):630−636.

    康霞. 甘肃省农田生态系统碳收支动态[J]. 中国沙漠, 2018, 38(6): 1237−1242.

    KANG Xia. Dinamics of Carbon Absorption and Emission of Crops in Gansu China[J]. Journal of desert research,2018,38(6):1237−1242.

    李明琦, 刘世梁, 武雪, 等. 云南省农田生态系统碳足迹时空变化及其影响因素[J]. 生态学报, 2018, 38(24): 8822−8834.

    LI Mingqi, LIU Shiliang, WU Xue, et al. Temporal and spatial dynamics in the carbon footprint and its influencing factors of farmland ecosystems in Yunnan Province[J]. Acta Ecologica Sinica,2018,38(24):8822−8834.

    李彦娥, 王化齐, 刘江, 等. 西北地区生态系统碳汇时空分布特征及相关驱动因子分析[J]. 西北地质, 2023, 56(4): 185−195. doi: 10.12401/j.nwg.2023072

    LI Yan’e, WANG Huaqi, LIU Jiang, et al. Spatial and Temporal Distribution and Driving Factors of Ecosystem Carbon Sink in Northwest China[J]. Northwestern geology,2023,56(4):185−195. doi: 10.12401/j.nwg.2023072

    李艳春, 王成己, 叶菁, 等. 福建省农田生态系统碳源/汇时空变化及其影响因素分析[J]. 福建农业学报, 2014, 29(11): 1098−1103.

    LI Yanchun, WANG Chengji, YE Jing, et al. Spatial-temporal varation and impact factor of carbon source and sink of farmland ecosystem in Fujian[J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences,2014,29(11):1098−1103.

    邱子健, 李天玲, 申卫收. 江苏省农田生态系统固碳时空分布特征与趋势预测[J]. 农业环境科学学报, 2024, 43(1): 226−236.

    QIU Zhijian, LI Tianling, SHEN Weishou. Spatiotemporal distribution characteristics and trend prediction of carbon sequestration in farmland ecosystems in Jiangsu Province, China[J]. Journal of Agro-Environment Science,2024,43(1):226−236.

    茹艺. 黑龙江省农田生态系统碳源/汇变化特征及影响因素分析[J]. 哈尔滨师范大学自然科学学报, 2015, 31(6): 109−113. doi: 10.3969/j.issn.1000-5617.2015.06.029

    RU Yi. Variation Characteristics and Impact Factor of Carbon Source and Sink of Farmland Ecosystem in Heilongjiang Province[J]. Narural Sciences Journal of Harbin Normal University,2015,31(6):109−113. doi: 10.3969/j.issn.1000-5617.2015.06.029

    谭美秋, 崔耀平, 马晓哲, 等. 河南省农田生态系统碳汇核算研究[J]. 生态与农村环境学报, 2022, 38(9): 1129−1137.

    TAN Meiqiu, CUI Yaoping, MA Xiaozhe, et al. Study on Carbon Sink Estimation of Cropland Ecosystem in Henan Province[J]. Journal of Ecology and Rural Environment,2022,38(9):1129−1137.

    田云, 张俊飚. 中国农业生产净碳效应分异研究[J]. 自然资源学报, 2013, 28(8): 1298−1309. doi: 10.11849/zrzyxb.2013.08.003

    TIAN Yun, ZHANG Junbiao. Regional Differentiation Research on Net Carbon Effect of Agricultural Production in China[J]. Journal of Natural Ressources,2013,28(8):1298−1309. doi: 10.11849/zrzyxb.2013.08.003

    翁领燕, 朱振宇, 韩许高, 等. 江苏省农田植被净碳汇时空格局分析[J]. 农业工程学报, 2018, 34(6): 233−241. doi: 10.11975/j.issn.1002-6819.2018.06.030

    WENG Lingyan, ZHU Zhenyu, HAN Xugao, et al. Spatial-temporal pattern of net carbon sink of farmland vegetation in Jiangsu Province[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE),2018,34(6):233−241. doi: 10.11975/j.issn.1002-6819.2018.06.030

    吴贤荣, 张俊飚, 田云, 等. 中国省域农业碳排放: 测算、效率变动及影响因素研究: 基于DEA-Malmquist 指数分解方法与Tobit 模型运用[J]. 资源科学, 2014, 36(1): 129−138.

    WU Xianrong, ZHANG Junbiao, TIAN Yun. Provincial Agricultural Carbon Emissions in China: Calculation, Performance Change and Influencing Factors[J]. Resources Science,2014,36(1):129−138.

    王莉, 刘莹莹, 张亚慧, 等. 河南省农田生态系统碳源/汇时空分布及影响因素分解[J]. 环境科学学报, 2022, 42(12): 410−422.

    WANG Li, LIU Yingying, ZHANG Yahui, et al. Spatial and temporal distribution of carbon source/sink and decomposition of influencing factors in farmland ecosystem in Henan Province[J]. Acta Scientiae Circumstantiae,2022,42(12):410−422.

    王桂波, 南灵. 陕西省耕地利用碳源/汇时空差异分析[J]. 中国农学通报, 2012, 28(2): 245−249. doi: 10.3969/j.issn.1000-6850.2012.02.048

    WANG Guibo, NAN Ling. Research on the Spatio-temporal Difference of Carbon Source/Sink of Arable Land Resource Use in Shaanxi Province[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin,2012,28(2):245−249. doi: 10.3969/j.issn.1000-6850.2012.02.048

    王敬哲, 刘志辉, 张波. 近20年新疆农田生态系统碳足迹时空变化[J]. 干旱地区农业研究, 2016, 34(5): 240−248. doi: 10.7606/j.issn.1000-7601.2016.05.37

    WANG Jingzhe, LIU Zhihui, ZHANG Bo. Temporal and spatial differences in carbon footprint of regional farmland ecosystem in Xinjiang during recent 20 years[J]. Agricultural Research in the Arid Areas,2016,34(5):240−248. doi: 10.7606/j.issn.1000-7601.2016.05.37

    张国, 逯非, 赵红, 等. 我国农作物秸秆资源化利用现状及农户对秸秆还田的认知态度[J]. 农业环境科学学报, 2017, 36(5): 981−988.

    ZHANG Guo, LU Fei, ZHAO Hong, et al. Residue usage farmers' recognition and attitude toward residue retention in China's croplands[J]. Journal of Agro- Environmental Science,2017,36(5):981−988.

    张精, 方堉, 魏锦达, 等. 基于碳足迹的安微省农田生态系统碳源/汇时空差异[J]. 福建农业学报, 2021, 36(1): 78−90.

    ZHANG Jing,FANG Yu,WEI Jinda,et al. Carbon Footprint-based Temporal and Spatial Analysis on Carbon Sources/Sinks at Farmlands in Anhui Province[J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences,2021,36(1):78−90.

    赵明月, 刘源鑫, 张雪艳. 农田生态系统碳汇研究进展[J]. 生态学报, 2022, 42(23): 9405−9416.

    ZHAO Mingyue, LIU Yuanxin, ZHANG Xueyan. Areview of research advances on carbon sinks in farmland ecosyestems[J]. Acta Ecologica Sinica,2022,42(23):9405−9416.

    赵宇. 江苏省农业碳排放动态变化影响因素分析及趋势预测[J]. 中国农业资源与区划, 2018, 39(5): 97−102.

    ZHAO Yu. Influencing factors and trend prediction on dynamic change of agricultural carbon emissions injiangsu province[J]. Chinese Journal of Agricultural Resources and Regional Planning,2018,39(5):97−102.

图(5)  /  表(6)
计量
  • 文章访问数:  42
  • HTML全文浏览量:  10
  • PDF下载量:  9
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2023-08-07
  • 修回日期:  2024-06-18
  • 录用日期:  2024-09-22
  • 网络出版日期:  2024-09-28

目录

/

返回文章
返回