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近300年中国耕地开垦向大气排放了多少碳?

Science China Press

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IMAGE: 中国现代自然植被和历史自然植被分布格局 view more 

Credit: ©《中国科学》杂志社

评估近300年中国耕地开垦导致的陆地生态系统碳收支,有助于降低陆地生态系统碳排放估算的不确定性。近期,南京大学杨绪红(第一作者)和金晓斌(通讯作者)等人的最新估算结果发表在《中国科学:地球科学》(英文版)2019年第2期。该文利用历史文献析出历史耕地数据,之后基于历史自然植被和耕地数据集建立了不同生态系统的开垦速率,最后设定碳密度和响应曲线参数,利用簿记模型估算近300年来中国耕地开垦导致的碳排放量。

人类土地利用活动导致的碳排放成为核算陆地生态系统碳储量变化中最复杂的碳源,且具有最大的不确定性。过去300年,中国人口规模、土地覆被变化显著,同时丰富的人丁、赋税、田亩等文献记载为历史土地利用效应研究提供了充足可信的基础数据源,也为开展历史时期土地利用碳效应研究提供便利。

研究采用“模型模拟-格局比对-局部调整”思路重建了垦殖活动前的中国潜在自然植被格局,结合历史耕地数据集和碳密度变化规律,推算了土地利用变化率和碳密度;在构建不同气候与生态系统下的干扰响应曲线参数后,应用簿记模型核算了高、中、低三个排放情景下近300年中国耕地开垦导致的碳排放总量。高精度的潜在自然植被格局和历史耕地数据集,会有效降低碳排放估价结果的不确定性。采用相同模型估算近300年土地利用碳排放,Ge等(2008)估算结果介于4.50~9.54Pg C,远小于Houghton等(2003)估算的17.1~33.4Pg C。该研究估算的1661~1980年中国耕地开垦导致的碳排放量介于2.94~5.61Pg,适中值为3.78Pg,不确定大幅降低。

研究发现,过去300年中国耕地累积增加约79.30万平方公里,开垦的耕地主要来源于森林(65%)和草地(26%);不同生态系统的碳排放差异较大,森林开垦导致的碳排放最大,草地和沼泽次之,灌丛的碳排放量最少,荒漠生态系统在开垦过程中表现为碳汇。过去300年耕地开垦的碳排放总量,在年际间呈两头高中间低的U字型格局,在省际间表现为东北和西南地区的碳排放总量较大,而新疆、西藏、青海碳排放总量相对较少。

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出版信息:

Yang X H, Jin X B, Xiang X M, Fan Y T, Liu J, Shan W, Zhou Y K. 2019. Carbon emissions induced by farmland expansion in China during the past 300 years. Science China Earth Sciences, 62(2): 423-437

原文链接:http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SCES/doi/10.1007/s11430-017-9221-7?slug=fulltext

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