英语原文共 16 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
我们对土地利用对碳流量的影响了解多少？
By R. A. HOUGHTON lowast;, The Woods Hole Research Center, 149 Woods Hole Road, Falmouth, MA 02540, USA
摘要
对全球土地利用和土地利用变化造成的碳年净排放量的五项新估计综合描述了排放的逐渐增加趋势，从1850年的sim;0.6 PgC yrminus;1到1950-2005年间的sim;1.3 PgC yrminus;1来看，其年范围变化的平均值在plusmn;0.2 and plusmn;0.4 PgC yrminus;1之间。所有的评估都表示其上升趋势是从1850-1950年间就开始的而不是之后。在最近几十年里，正常来说当土地利用变化率和生物量密度与过去相比应该会变得更好的时候，预估值却又会变得有些不同。大多数分析使用了三种准独立的土地利用变化估计数，这些估计数是根据许多精确度有限的国家和国际农业和林业数据得出的。此外，分析中使用的生物量估计有一个共同但有限的文献基础问题，那就是无法处理生态系统内生物量密度的空间变异性。与迄今为止所使用的资料来源不同，现有的地面和遥感数据结合起来可以更准确地确定上述土地利用变化。
1.简介
由于各种原因，土地利用变化造成的二氧化碳净通量在全球碳循环中具有重要意义。然而，各种估计方法各不相同，全球碳预估的年度净发布数据也比其他数据更不稳定。(Le Queracute;e et al., 2009). 尽管如此，土地利用变化所释放的碳的净排放量，连同全球碳预算的其他项目，有助于(通过差异比较)界定残余的陆地碳汇。相反，土地利用的变化可以用历史普查和遥感数据加以记录，碳储量的相关变化是众所周知的，足以计算出土地利用和土地利用变化引起的净陆地流量的那一部分。
对土地利用和土地利用变化产生的碳净排放量的估计对于确定空气中碳含量是否在变化也很重要。大气中二氧化碳的百分比，定义为大气中二氧化碳的年增长率除以年总排放量(化石燃料和土地利用)，是衡量全球碳汇(海洋和陆地)在碳排放中所占比例是否继续上升的唯一最佳指标。(Canadell et al., 2007;
Le Queracute; e et al., 2009). 如果对土地利用变化造成的碳净通量有足够的了解，这将有助于限制剩余陆地通量和空气中碳含量的趋势。(Knorr, 2009).
本文综述了近年来由于土地利用和土地利用变化导致的碳源和碳汇估算差异的因素。该分析通过考虑几个新的全球估计值扩展了早先的审查(House et al., 2003; Ramankutty et al., 2007; Ito et al., 2008)。强调全球估计数限制了审查的全面性。空间不允许考虑区域分析，例如最近关于前苏联由于放弃农业而造成的碳封存的报告(Vuichard et al.,2008)。
2.什么是土地利用和土地利用变化
理论上来说，土地用途的改变应被广泛界定，不仅包括土地覆盖的改变，而且包括所有形式的土地管理（例如：把森林改为农田）。这一广泛概念的原因，是管理的净碳通量是陆地碳通量的一部分，其可能符合后《京都议定书》的贷记和借记条件。不幸的是，要把管理效果与间接的（例如：二氧化碳施肥，氮沉积或气候）和自然的效果分开也许是不可能的。此外，理想情况需要更多的数据，需要在比实际(或目前可能)组装更高的空间和时间分辨率的条件下进行。因此，大多数关于土地利用变化的分析都集中在主要(或可记录的)活动上，在很大程度上忽略了其他活动。下面列出的主要类型，主要分为两类：涉及一种生态系统向另一种生态系统转变的（土地利用变化），以及涉及土地覆被(土地利用)不变的管理的（例如：收获木材）。从碳源和碳汇的角度来看，不同土地利用的相对重要性如图所示：
图1：来自不同类型土地利用和土地利用变化的全球碳源和碳汇净额，“其他”的净来源主要是中国的土地退化，“他者”造成的净碳汇主要来自中国的造林以及美国和欧洲的农业废弃。
2.1．土地利用变化:转换
2.1.1.农田。在全球范围内，土地转为耕地是土地使用变化造成碳排放最多的原因。在过去几个世纪里碳排放量特别大，因为这段时间里当土地，尤其是森林变成农田时，农田的面积有了很大的增长，而且每公顷土地上的碳储量变化很大。不仅大部分森林的初始生物量消失在大气中，而且无论是森林还是草原土壤的种植，都会释放出储存在顶层的25-30%的有机碳(Post and Kwon, 2000; Guo and Gifford, 2002; Murty et al., 2002)。上图中农田碳年净通量为净通量，它包括从自然生态系统到农田的转换所产生的碳排放，以及在废弃农田上生长的森林对碳的吸收。
2.1.2.牧场。牧场或牧场的扩张和收缩所产生的净排放一直低于农田（因此地上碳储量变化不大），因为许多牧场已经扩张到天然草地，而且牧场一般都没有耕种，因此土壤中的碳损失很少。在牧场扩展为森林的地方，特别是在中美洲和南美洲，净排放占了土地使用其他变化的主导地位
2.1.3.轮垦（迁移农业）。轮垦是一种轮作形式，作物与森林恢复(休耕)期交替种植。虽然这种活动是一种土地利用，也是一种土地利用的变化，但在这里也包括这种活动，因为移耕面积的增加涉及土地转换，通常是森林或热带稀树草原。平均而言，在轮作耕作下，每公顷碳储量比森林要小，但比永久耕地要大。因此，每公顷土地的碳排放量比森林转为农田或牧场的排放量要少。移栽和休耕的地区没有记录在案的永久农田或牧场那样好。例如，粮农组织将轮作耕作的种植部分包括在“可耕种和永久作物”中，但如果休耕时间超过5年，则不包括休耕。不过这些标准并非适用于所有国家。
2.2. 土地利用:生态系统内的管理实践
2.2.1．伐木。图1中木材采收的净年碳排放量包括工业木材和薪材采收的碳排放量（即从森林中移出的产品燃烧和腐烂所产生的排放物以及在现场留下的伐木残留物）以及从采收中恢复的森林对碳的吸收。由于恒定的采伐速率最终会产生几乎为零的净通量，因为衰减和再生长相互抵消，因此净排放量表明，全球采伐速率普遍在增加。
2.2.2.消防管理。为农田和牧场砍伐森林有关的火灾所产生的碳排放包括在土地利用变化的分析中，，但是大部分的分析都忽略了消防管理，世界上许多地方都实行灭火和控制燃烧。在许多地区，消防管理可能导致地面下沉（Houghton et al., 1999; Marlon et al.,2008）。在其他地区，它增加了净资源。特别地,泥炭地的排水和燃烧在东南亚被认为是会增加大概每年0.3PG左右的土地利用的碳排放量（不包括在上图中）(Hooijer et al., 2009)。只有那些直接由人类活动引起的火灾才应包括在土地利用的碳通量中，但将火灾归咎于管理，而非自然过程，可能会有问题。
2.2.3.农业管理。农业管理包括种植、灌溉、施肥、不同耕作方式等。这些活动会影响到土壤碳密度的变化，但是，除了本地土壤种植造成的碳损失之外，农业管理的其他变化一般不会纳入在土地利用变化的全球分析中。
2.2.4.其他。还有许多其他类型的土地使用可能会影响生态系统的碳密度，要么降低碳储量，要么提高碳密度。除森林砍伐和火灾管理以外的大多数管理形式都没有纳入到土地利用和土地利用变化的分析中。
2.3.分析中包含但未出现在图1中的过程
2.3.1. 种植园。种植园中碳净通量在其范围内很重要，但在全球范围内来说又很微弱。例外的是，将东南亚的泥炭林转变为油棕种植园时，其中包括的是火灾管理和扩建农田而不是种植园。虽然个别种植园在种植过程中是暂时的下沉，但由于两个原因，全球种植园并不是一个碳汇大户。首先，人工林通常建立在林地上，碳的净流量包括砍伐森林的排放和种植园的吸收。此外，许多种植园是木材或薪材种植园，定期收获，因此平均碳密度低于天然森林的碳密度。
2.3.2.安顿土地。据估计，城市地区占人为排放碳的70％以上，工业用途的木材占76％。(Churkina et al., 2010). 然而，这些产品大多是来自城市地区以外的产品。根据本审查使用的会计方法，城市和郊区发展中的碳源和碳汇是将土地转换到这些地区或在这些地区管理生物资源所产生的通量。由于城市生态系统面积小，全球范围lt;0.5％(Schneider et al., 2009)至2.4％(Potere and Schneider, 2007)，而且由于许多定居土地已经包含在农业用地和森林中，因此在分析土地利用和土地利用变化时，城市地区基本上被忽视了。然而，2000年，远郊地区的面积几乎是美国城市地区的15倍(Brown et al., 2005)。此外，近期发达国家的森林砍伐都是主要用于住宅，工业和商业用途，而不是农业用途(Jeonet al., 2008)。新建立的区域最初可能是净源，但如果重新种植树木，则可能成为净汇。全球已定居土地的净来源/汇量可能很小，但有迹象表明不确定。它应该得到比目前更多的关注。
全球对土地使用和土地使用变化所产生的碳净流量的总结给人一种错误的印象，即这些活动只产生碳排放，而不是碳汇。然而，图1所示的碳源是净源，包括转换或使用所产生的排放和在废弃或收获的土地上恢复的森林的碳汇。图1中唯一的全球下沉是1980年以后最近的下沉，主要是欧洲和美国的农业废弃以及中国的植树造林。虽然不明显，但由于过去和现在的管理做法，大多数其他类别的土地利用和土地利用变化都包括得有碳汇。因此，此处呈现的全球结果不一定与森林生物量的测量增加不一致(e.g. Kauppi et al., 2006)。
2.4.土地利用和土地利用变化中不包括的过程
并非所有碳汇都是管理的结果。 全球碳平衡中存在残余陆地汇，表明管理以外的过程会影响土地上碳的储存。例如，自然干扰和环境因素可能会增加或降低碳储量，但不能直接归因于土地利用和土地利用变化，也不包括在土地利用和土地利用变化的分析中土地利用和土地利用变化的影响通常是通过一系列模型试验来分离的，无论是否有土地利用变化，有无环境趋势。第四节讨论了土地利用通量对剩余陆地通量的影响。
3.近期关于土地利用和土地利用变化的碳排放量的估计.
最近对土地利用和土地利用变化的碳净排放量的估算如图2所示，并总结在表1和表2中（参见Pongratz等人（2009）对早期估算的更完整总结和van der Werf等人（2009b）对热带森林砍伐的通量估算进行综述）。
图2. 土地利用变化造成的全球碳年净通量的估计。这五个估计数是通过在每五年一次的各点之间进行插值而从原来的估计数中平滑下来的。
表1.全球土地利用变化导致的碳净排放(PgC)
表2.全球土地使用变化造成的碳年平均排放量
表3. 用于分析土地利用和土地利用变化的数据来源和模型
- 未受干扰生态系统的生物量被分配或指定。对管理系统的生物量进行了建模（例如，森林生物量因收获而减少;它由于再生而增加）。
图2中最显著的特征是净年排放量逐渐上升，至少到1950年为止。另一个最显著的特征是估计值之间的差异。 年度估计的范围通常在平均值的约plusmn;0.2和plusmn;0.4 PgC yr-1之间变化。
长期和短期估计数之间差异的原因可分为四类，如下：（1）个别分析中包括的过程和活动，（2）土地利用变化率，（3）碳密度（MgC ha-1）和（4）受影响土地和碳储量的后果。虽然可以说使用不同的模型会导致通量估算的变化，但它们主要通过影响第3类和第4类来实现。
3.1. 个别分析中包含的过程和活动
图2所示的所有分析都包括农田和牧场的扩张（和收缩）（表3）。早期的分析（McGuire等，2001）仅包括农田的变化，因此所估计的1990年代的0.8 PgC yr-1可能低估了排放量。五种分析中只有三种包括木材采伐和轮作培养(Houghton, this study; and the HYDE and SAGE/HYDE analyses from Shevliakova et al., 2009)。
包括这些活动在内，全球(Shevliakova et al., 2009)的农田和牧场扩张的净排放量增加了32％-35％，热带地区的净排放量增加了28％(Houghton,this study)。毫不奇怪，Shevliakova等人计算的总排放量比Strassmann等人和Pongratz等人计算的排放量高22-42％，后者不包括木材采伐或轮作栽培。（表3）
虽然所有分析都包括与自然生态系统向管理自然生态系统转换相关的火灾产生的碳排放，但一些分析还包括了火灾管理的其他方面（表3），包括美国对野火的抑制。灭火开始于1920年左右，此后在森林的回复中碳汇有所增加。有趣的是，包括自然火灾周期在内，分析减少了计算的碳净排放量，因为火灾导致平均森林生物量减少，因此当森林转变为农业用地时，碳排放量也在减少。
与东南亚泥炭地的排放和燃烧相关的碳排放尚未纳入土地利用变化的全球分析中，但Achard等人计算出与森林砍伐相关的泥炭火灾最近对土地利用变化产生的排放分别贡献了约0.1和0.3 PgC yr-1的量。
3.2.土地转换率
3.2.1.过去几个世纪的速率。显然，自然生态系统向农田和牧场的转化率对于估算年度碳排放至关重要，并且已经建立了三种与土地利用变化无关的准相关估计。第一次全球评估是由Houghton等人展开的，他们汇集了国家手册和国际调查的农田和牧场面积变化率以及10个世界区域的木材采伐率。他们确定了每个地区两到六种生态系统的土地转化和木材采伐后碳密度（植被和土壤）的变化。他们使用簿记模型计算每个地区每种土地利
剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[20460]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
