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题名: 中国典型重大生态工程温室气体收支与净固碳效应研究
作者: 刘博杰
学位类别: 硕士
答辩日期: 2016-05
授予单位: 中国科学院研究生院
授予地点: 北京
导师: 逯非
关键词: 重大生态工程,碳成本,碳泄漏,净固碳量,温室气体
其他题名: Budget of greenhouse gas and effect of net carbon sequestration for typically key ecological stewardship projects in China
学位专业: 生态学
中文摘要:       随着温室气体排放和全球气候变暖的加剧,林业在碳减排中的作用逐渐得到重视。重大生态工程下的森林保护、森林恢复以及综合性生态治理工程可能增加林草植被和土壤碳储量。然而,在营造林和草地治理过程会由于人类活动产生温室气体排放。本研究在构建重大生态工程温室气体收支与净固碳量核算模型的基础上,估算了天然林资源保护工程(简称天保工程)一期(2000-2010年)、退耕还林工程(2000-2010年)和京津风沙源治理工程一期(2001-2010年)营造林和草地治理过程工程边界内碳成本和边界外碳泄漏,分析了各项重大生态工程及每项工程下各区域碳成本和碳泄漏年际变化及影响因素,对比了每项工程下各区域碳成本和碳泄漏的组成特征,研究了每项工程下各区域净固碳量的变化特征,明确了各项工程每年平均碳成本强度和净固碳速率空间格局。主要结果如下:
    天保工程一期西北、中西部地区、南部地区、东北地区和天保工程的碳成本分别为 0.89 Tg C、1.47 Tg C、0.09 Tg C和  2.45 Tg C,碳泄漏分别为 3.17 Tg C、3.11 Tg C、6.50 Tg C和 12.78 Tg C。工程在边界内外共产生温室气体排放 15.23 TgC,抵消了工程固碳效益的 9.8%。全工程期净固碳量为 139.77  Tg C,年均净固碳量为 12.71 Tg C∙yr-1。
    退耕还林工程西北地区、西南地区、东北地区、华北地区、中南华东地区和退耕还林工程的碳成本分别为 3.38 Tg C、3.64 Tg C、1.03 Tg C、1.66 Tg C、4.38Tg C和  14.09 Tg C,碳泄漏分别为 21.33 Tg C、4.60 Tg C、5.50 Tg C、1.32 Tg C、3.78 Tg C和  36.53 Tg C。工程在边界内外共产生温室气体排放 50.62 Tg C,抵消了工程固碳效益的 19.9%。全工程期净固碳量为 203.50  Tg  C,年均净固碳量为18.50 Tg C∙yr-1。
    京津风沙源治理工程一期北京市、天津市、河北省、山西省、内蒙古自治区和整个工程的碳成本分别为 259.51 Gg C、15.70 Gg C、1017.79 Gg C、306.46 GgC、1145.44 Gg C和  2.74 Tg C,碳泄漏分别为 64.81 - 70.20 Gg C、-2.11 - -1.27 GgC、-27.04 - 3.49 Gg C、158.57 - 158.82 Gg C、4340.13 - 4523.97 Gg C和  4.53 - 4.76Tg C。工程在边界内外共产生温室气体排放 7.28 - 7.50 Tg C,抵消了工程固碳效益的 10.2%-10.5%。全工程期净固碳量为 63.75 - 64.38 Tg C,年均净固碳量为  6.38- 6.44 Tg C•yr-1。
    各项工程措施碳成本中,造林及配套森林基础设施建设碳成本是主要的工程措施碳成本,分别占天保工程、退耕还林工程和京津风沙源治理工程碳成本总量的  82.4%、96.7%和 83.6%;各种物资中,建材和肥料是各项重大生态工程主要的物资碳成本来源,而燃油、灌溉和药剂产生的碳成本占各项重大生态工程碳成本总量的比例仅为 8.3% - 24.7%。碳成本和碳泄漏对重大生态工程固碳的抵消较小,各项重大生态工程在我国温室气体减排和减缓全球气候变暖上做出了巨大贡献。天保工程、退耕还林工程和京津风沙源治理工程的净固碳量分别相当于同期我国化石燃料燃烧碳排放总量的  0.89%、1.3%和 0.4%。未来可通过避免林区道路盲目建设、经济林营造采用精准施肥减少碳成本;通过对工程进行合理规划、为工程区农户和牧民提供可替代的维持生存的方法和就近安置生态移民减少碳泄漏。
英文摘要:     With the  intensified emissions of greenhouse  gas and  global climate warming, the role of forestry in carbon emission reduction has been focused on. Forestry protection,forestry  recovery   and   comprehensive  ecological   remediation  project   under   key ecological   stewardship   projects  have   the   potential   of   carbon  sequestration   in vegetation   and  soil.   However,  greenhouse   gas   is  generated   in  the   process   of afforestation  and  pastureland  governance   due  to  human  activities.  Based   on  the construction  of monitoring  model regarding  greenhouse  gas budget  and  net carbon sequestration, carbon  cost from  afforestation and  pastureland governance  within the project boundary and  carbon leakage out of the  boundary in the first stage  of Natural Forest   Protection  Project   (NFPP)   (2000–2010),  Grain-for-Green   Project   (GGP) (2000-2010) and Beijing-Tianjin Sand Source Control Project (BTSSCP) (2001-2010) were calculated. Besides, annual variance as well as influencing factors of  carbon cost and  carbon  leakage from  each  project  and  regions  under respective  rojects  were analyzed.  Carbon  cost  and  carbon  leakage were  compared  among  the  component regions  under  respective   projects,  and  variance  of  net   carbon  sequestration  was characterized. Besides,  spatial distribution  of average  carbon cost  intensity for  each year  and  spatial  distribution  of   carbon  sequestration  rate  were  investigated.  The results showed as follows.
    Carbon  cost of  the  NFPP in  the  combined  northwest and  mid-west  regions,  the  south region,  the northeast region,  and the whole  NFPP were 0.89 Tg  C, 1.47 Tg  C,0.09 Tg  C, and 2.45  Tg C,  respectively. Meanwhile,  carbon leakage from  the above regions was 3.17  Tg C, 3.11  Tg C, 6.50 Tg  C, and 12.78 Tg  C, respectively. Totally,greenhouse gas emissions  from within and out of  project boundary were 15.23  Tg C,which counteracted 9.82% of  the total carbon sequestration. Net  carbon sequestration during  the whole  period  of  the project  was  139.77  Tg C,  and  average  net carbon sequestration for each year was 12.71 Tg C∙yr-1.
    Carbon cost  of the  GGP in  northwest  region, southwest  region, northeast  region,north region, central  south and east region  and the whole GGP  were 3.38 Tg C,  3.64 Tg C,  1.03 Tg  C, 1.66  Tg C,  4.38 Tg  C and  14.09  Tg C,  respectively. Meanwhile,carbon leakage of the above  regions were 21.33 Tg C, 4.60 Tg  C, 5.50 Tg C, 1.32 Tg C, 3.78  Tg C  and 36.53  Tg C, respectively.  Totally, greenhouse  gas emissions  from within and out of project boundary were 50.62 Tg C, which counteracted 19.9% of the total carbon  sequestration.  Net carbon  sequestration during  the whole  period of  the project  was 203.50  Tg  C, and  average  net carbon  sequestration  for each  year  was 18.50 Tg C∙yr-1.
    Carbon cost of the BTSSCP in Beijing, Tianjin, Hebei,  Shanxi, Inner Mongolia and the whole  BTSSCP were  259.51  Gg C,  15.70 Gg  C, 1017.79  Gg  C, 306.46  Gg C,1145.44 Gg  C and 2.74  Tg C, respectively. Meanwhile,  carbon leakage  of the above regions were  64.81 - 70.20  Gg C,  -2.11 - -1.27  Gg C,  -27.04 - 3.49  Gg C,  158.57 - 158.82 Gg  C,  4340.13 -  4523.97  Gg C  and 4.53  -  4.76 Tg  C,  repectively. Totally,greenhouse gas  emissions from within  and out of  project boundary were  7.28 -  7.50 Tg C, which counteracted  10.2%-10.5% of the total  carbon sequestration. Net carbon sequestration  during the  whole  period of  the  project was  63.75  - 64.38  Tg  C, and average net carbon sequestration for each year was 6.38 - 6.44 Tg C∙yr-1.
    Carbon   cost    from   afforestation   and    corresponding   forestry    infrastructure construction were most prominent  among respective project measures, accounting for 82.4%、96.7%  and  83.6%  in  total carbon  cost  in  the  NFPP,  GGP and  BTSSCP, respectively; Carbon cost  from building materials and fertilizer  were most significant
among  materials  consumed  in  projects,   while  carbon  cost  from  fuels,  irrigation, herbicide and  pesticide only  accounted for 8.3%  - 24.7%  of total  carbon cost in  the projects.  Carbon cost  and  carbon leakage  only  played a  minor  role in  neutralizing carbon  benefits,  and  the  first-stage  of  the  NFPP,  GGP  and  the  first-stage  of  the BTSSCP contributed  significantly to greenhouse  gas emission  reduction in China  as
well  as global  climate  warming mitigation.  Net  carbon  sequestration of  the  NFPP,GGP and BTSSCP  equals 0.89%, 1.3%  and 0.4% of  greenhouse gas emissions  from fossil fuel  combustion  during the  same period  in China,  respectively.  In the  future, potential routes  of reducing  carbon cost  include  avoidance of  impulsive or  reckless construction  of forest  roads  and  adopting  precision  fertilization in  afforestation  of economic  forest;  Carbon  leakage  could  be  alleviated  via  reasonable  planning  for projects, supplying alternative  livelihoods to farmers  and herds in the  project as well as arranging ecological migrants based on proximity principle.
内容类型: 学位论文
URI标识: http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/36893
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刘博杰. 中国典型重大生态工程温室气体收支与净固碳效应研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2016.
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