碳循环的重要意义
前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇碳循环的重要意义范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。
碳循环的重要意义范文第1篇
关键词：碳循环 二氧化碳 食物链 大气 海洋 陆地 生态环境
中图分类号：X14 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）10（a）-0132-01
地球在浩瀚的历史长河中，不断地有生物从中演化而出，同时，也有生物在消亡。灭亡的生物经过了微生物的作用，被分解为有机物，以另一种形式重新进入到了环境之中。而这就是碳元素在生物与环境之间的一种循环方式。在地球上，一切的生命形式都会根据其周围的空气、水、土壤和火这四个基本要素做出微妙的调整；即根据这些要素的组成，相互间的影响和相互间的转化进行一定的调整；事实上，这些调整也恰恰说明了在我们所追溯的几亿年的历史中，生物链从未间断过，相应的碳循环自然也不会中断。在了解碳循环在生态系统中作用形式时我们先要知道什么是生物圈，什么是生态系统。
自然界是生物与生物、生物与环境之间相互作用、相互依存所形成的统一体，这种统一体成为生态系统。
在生态系统中，由食物关系把多种生物连接起来，一种生物成为另一种生物之食；另一种生物又成为第三种生物之食……自然界中各种动物、植物和微生物之间由于摄食的关系（包括捕食和寄生）所形成的一种联系，被称为食物链。例如，在湖泊中，小鱼吃浮游生物，大鱼吃小鱼，鱼死后的尸体又被微生物分解成为无机物，重新供浮游生物利用，这就是水生生态系统的一个实例，也是水生生态系统的一种食物链。又如，草原上的青草—野兔—狼—尸体—无机物—青草，这是草原的食物链。食物链自然是不会只存在于草原中的，更不会是如此简单的链条。生态系统中许多食物链是彼此联系的，因为，各种生物之间的食物关系并不是一种直线关系，一种消费者往往不只吃一种食物，而同一种食物又可能被不同的消费者所食用，它们可以相互交错，形成一种食物网。通过候鸟的迁徙，还能形成洲食物网链。碳循环在地球环境中的作用大致可分为海、陆、空三个大的方面。
1 海洋中的碳循环
海洋中的碳循环是全球碳循环的重要组成部分，是影响全球变化的关键控制环节。海洋作为一个巨大的碳库，具有吸收和贮存大气CO2的能力，影响着大气CO2的收支平衡，研究碳在海洋中的转移和归宿，对于预测未来大气中CO2含量乃至全球气候变化具有重要意义。首先举一个很小的例子来说，德国莱布尼茨海洋学研究所发表公报说，最新研究发现，海星等棘皮动物在海洋碳循环中起着重要作用，它们能够在形成外骨骼的过程中直接从海水中吸收碳。棘皮动物是生活在海底的无脊椎动物，分为海星纲、海胆纲、蛇尾纲、海参纲和海百合纲等5类，其身影遍布各大洋。根据最新的研究发现，棘皮动物会吸收海水中的碳，以无机盐的形式（例如碳酸钙）形成外骨骼。它们死亡后，体内大部分含碳物质会留在海底，从而减少了从海洋进入大气层的碳。通过这种途径，棘皮动物大约每年吸收1亿吨的碳。
根据检测海洋之中的碳含量远远地大于大气之中的，只要海洋之中很小的变化就会对大气中的二氧化碳浓度产生很大的影响。例如，储存在海洋中的碳只要释放2%，就能使大气中的二氧化碳含量增加一倍。由此可见海洋的威力。在地球上的水域被称之为水圈，它绝大部分都属于海洋。在地球上97%的水都在海里面。其中太平洋所占的海水面积可达所有海水的一半以上（51.6%），大西洋占23.6%，印度洋占21.2%，其他的所有海洋加起来只占3.6%。我们的海洋的平均深度为3.86km，太平洋平均要比大西洋和印度洋深大约300m。这颗行星60%的表面都是深度在1.6km以上的海洋。莫利普·鲍尔指出，我们这颗行星不该叫做地球，而该叫做水球。由此可见整个地球上的水资源是多么的丰富，根据这一条件我们便可以推断出，在整个水圈之中，必定是要存在着很多的生物种类的。根据一项估计，海洋里可能生活着多达3000万种动物，大多数尚未被发现。那么在如此广袤的海洋中，碳循环是如何作用的呢？很简单，只要有丰富的有机质物质来抚育食物链，碳循环就可以发生。就拿湖泊中的碳循环来说，进入湖泊的碳，部分被出湖河流带至其他区域，部分被储存在湖底，部分通过水-气界面与大气进行交换，对大气碳的含量造成影响，这种影响就是属于间接影响。在水中的碳有一部分会以有机物的形式表现出来。这些有机物在水体的碳循环中起着重要的作用。也就是食物链中的能量传递，将这种能量的传递推向各种水体都是可以适用的。再比如说海洋中：在看似平静的海面之下，却是另一个世界。一头刚刚沉到海底的死鲸，便会有多达390种海洋生物前来吞噬它的尸体。而这些吞噬者又会以另一种方式被其它的水中生物吞噬，直到最后转化为无生命的有机物质，成为在海洋中占有一定地位的珊瑚礁等物种的补品。
2 陆地与天空中的碳循环
碳循环的重要意义范文第2篇
关键词： 全球气候变化；草原生态系统；碳储量；高寒草甸
中图分类号： S 812.3文献标识码： A文章编号： 10095500(2011)06007508
在过去的200年中，化石燃料的燃烧、土地利用方式的改变，已经有405±30 Pg的CO2释放到大气中，导致大气CO2浓度急剧增加，地球温度不断升高。干旱、洪水、风沙等灾害性天气频繁出现。应对气候变化,实现可持续发展,是人类面临的一项紧迫而艰巨的任务。有效地利用陆地生态系统植被和土壤对碳存储积累的优势来降低大气CO2的增高，被学术界普遍认为是在全球绿色经济、循环经济、低碳经济的背景下一种低成本固碳减排的有效措施[1,2]。大力发展草原碳汇，重视草原固碳研究,系统分析草原生态系统在全球气候变化中的生态价值和贡献，对增强草原生态系统碳储量、发挥草原固碳潜力具有重要意义。
1草原生态系统的碳汇功能
在所有生物群系中，森林存储了陆地的大部分碳量，不仅以生物量的形式(树干、树枝、树叶、根等)，而且以土壤有机质的形式存储。根据德国全球变化咨询委员会(WBGU) 的估计,全球陆地生态系统的碳储量有46%在森林,23%在热带及温带草原,其余的碳储
收稿日期： 20110603； 修回日期: 20111017
基金项目： 国家重点基础研究发展规划项目
（2006AA10Z250）资助
作者简介： 赵娜 （1980），女，在读博士，草地生态与植被恢复。 Email:
王为通讯作者。
存在耕地、湿地、冻原和高山草地。目前,国际上主要通过提高森林覆盖率来抵消工业碳排放，森林的碳汇能力已经得到世界各国的广泛重视。然而，草原碳汇并未像森林碳汇一样得到应有的关注。主要是因为缺乏对草地生态的系统研究和全面规划，从而导致对草原生态的忽视以及对碳汇评估的缺失。草原是世界上分布最广的植被类型之一，主要分布于热带和温带，覆盖陆地面积的25%～50%[3]。全球草地面积约44.5亿hm2，碳贮量达7 610亿t，占世界陆地生态系统碳储量的34%，仅次于森林碳汇。草地生态系统作为一种自然资源，具有保持水土、涵养水源、防风固沙、净化空气以及控制温室气体排放等多方面的功能，对地区的气候变化和全球碳循环发挥着重大的作用[4-13]。我国拥有各类天然草原面积约4亿hm2，分别占世界草地面积的13%和我国国土面积的40%，也是我国耕地面积的3.2倍，森林面积的2.5倍，因而,草原是光合作用最大的载体,也是我国面积最大的碳库[14]。作为最重要的绿色生态屏障和绿地植被碳库，草原和草产业在生态系统碳汇功能方面的能力不容小视。概算我国天然草地每年能够固碳达到1～2 t/hm2，年总固碳量约为6亿t，约占全国年碳排放量的1/2。草原生态系统碳收支对我国乃至世界陆地生态系统的碳汇功能发挥着不可替代的作用。为此，国内外开展了相关研究，但由于技术和方法的差异，全球草原生态系统碳汇评估方面存在着较大的不确定性。
2草原生态系统的固碳潜力
2.1草原生态系统的碳储量估算
草地生态系统碳储量和碳沉降在全球陆地生态系统碳蓄积和碳循环中占有十分重要的地位。不同学者或机构对全球草地生态系统碳储量进行了估算[3-5，8-13，14-17]，世界草地生态系统的碳蓄积平均占到陆地生态系统碳蓄积量的1/5。Olson，et al[18]利用碳密度的方法估算后报道，全球草地生态系统植被储量为50.4 Pg。Post，et al[19]基于常规土壤调查后估算出全球不同草地综合体中土壤碳储量为435.7 Pg。Prentice，et al[17]仍然利用碳密度的方法对全球草地生态系统碳储量进行了较为全面的评估，研究报道全球草地生态系统的总碳储量约为279 Pg,植被储量为27. 9 Pg, 土壤储量为250.5 Pg。另外，也有学者研究认为，全球草地生态系统总碳储量约为569.6 Pg ,其中，植被储量为72.9 Pg , 土壤储量为496.6 Pg[19-22]。同时有研究报道，在热带地区的碳储量和碳沉降可能已经被低估[3]。由此可见，全球草地碳储量估算存在着很大的不确定性，特别是对于土壤碳库的评估[3，5，23]。然而，中国草地生态系统的碳储量和碳循环的研究相对比较少[22，24-26]。Fang，et al[24]基于植被地上、地下生物量比例的关系第1次评估了中国草地的碳储量。他通过研究8个草地类型最终得出中国草地的总碳储量为58.38 Pg，其中植被层为1.23 Pg，土壤层为74.74 Pg。由于田间取样测量的局限性，研究者往往通过地上通量部分的平衡来估计地下内部转移的碳量和组成；通过地下通量部分的平衡大致地估计土壤碳库净变化的组成。然而，利用地上生物量来估测其他组分的碳量的方法，精确度很低，存在相当大的误差(特别是对地下部分的估测)，因此，通过这种比例的关系估计出的数据，变异性很大[24，27]。有学者应用碳密度的方法对中国11个草地类型的碳储量进行了估算，分析后指出11个草地类型的总碳储量为58.38 Pg Ni；Zinke，et al[22,28] ,其中,植被层为4.66 Pg ,土壤层为53.72 Pg。不久，Ni[22]再一次应用碳密度方法对中国18个草地类型进行了碳储量估算。然而此次的研究结果较先前的结果总体上偏低，总碳储量为44. 09 Pg ,植被层碳储量为3.06 Pg ,土壤层碳储量为41. 03 Pg 。另外，Fan 根据中国17 种草地类型中实测的地上、地下生物量样方数据估算出我国草地植被碳储量约为3. 32 Pg [29]。综合大量的研究后发现，中国草地生态系统植被层碳蓄积占到世界草地生态系统植被层碳蓄积量的3%～11%[17,19,22]，占到中国陆地生态系统植被层碳蓄积量的54.4%[29,30]。由于资源调查数据、遥感数据、草原面积差异、以及所采用的估算方法的不同，使得无论全球或者是地区内的草地生态系统碳储量估算存在着较大的不确定性。另外，人类活动对于草原的影响也在很大程度上决定着碳评估的精度[22]，其中，草原面积的差异是影响陆地生态系统碳估算的重要因素。随着生态学、土壤学、遥感学、统计学等多学科的发展与深入，使用碳密度的方法，同时结合改进的草地分级标准以及更加准确的草原面积评估体系，为精确估算中国乃至世界草地的碳储量提供了一定的依据。然而，目前对于碳储量的评估主要还是聚焦在对温带和高寒草地的研究。
2.2不同草地类型的固碳能力
从世界范围来看,大约有1.5亿km2的草地分布于热带地区，有900百万km2的草地分布于温带地区[15]。然而，不同地区、不同气候类型条件下的不同类型草地生态系统的碳储量差异非常大 (表1)[31]。热带草原的净生产力和碳的固定能力要大于温带草原。在温带草原区，欧洲和俄罗斯草地群落的碳素固定能力又高于中国，我国典型草原的碳固定量水平最低，这种现象主要受降水量的时空变异决定。对于不同草地类型的土壤生态系统而言，草甸土壤具有较大的有机碳通量和有机碳容量，但同时具有较低的无机碳通量和无机碳容量。相反，荒漠土壤生态系统的有机碳通量、碳容量最低，但其具有较高的无机碳储量[32]。一般认为，土壤无机碳通量变化不大，有机碳通量却经常受到各土壤生态系统内部物质和能量转化的影响，具有较大的变异性。生态系统中土壤有机碳通量和碳容量越高则土壤无机碳通量就越低。从地区上分析，寒冷地区的土壤比温暖地区的土壤具有更高的土壤有机碳储量[33]。
中国草地主要广布在北部温带半干旱和干旱地区，以及西部青藏高原的高寒地区，只有少数零星地分布在暖温带和热带地区[34-36]。不同草地类型的面积、分布区域、物种组成以及不同草地类型的固碳能力分布极不均衡，不同草地固碳能力异质性很大(表2、3)。从地区上分析发现，高寒地区拥有中国最大的碳储量，占到全国草地生态系统总碳储量的54.5%，其次是温带地区，中国草地生态系统85%以上的全碳储量分布于高寒地区和温带地区。从草地生态类型分析，草原具有最高的植被和土壤碳储量，草甸是仅次于草原生态系统类型的第2大碳库。全国草地生态系统总碳储量的2/3以上是分布于草甸和草原这2个草地生态系统类型[26]。综合不同地区和草地类型来分析研究,高寒草甸拥有最大的植被和土壤碳储量，占到中国草地总碳储量的25.6%，其次，高寒草原和温性草原的碳储量也比较高，分别占到中国草地总碳储量的14.5%和11.0%，这3类草地碳储量总和占到全国草地总碳储量的1/2。然而，暖温带和热带灌丛草原以及湿地由于利用面积比较低，再加上植被和土壤的碳密度比较低，所以决定了这3种草地类型具有最低的碳储量[26]。
草原生态系统的碳汇格局
陆地生态系统碳库主要包括植物碳库、凋落物(残落物)碳库和土壤有机碳库(腐殖质)。生态系统各碳库的大小组成和规模体现了生态系统碳分配（资源分配）的格局，同时反映了植物对资源供给响应的平衡对策。碳分配的变化不仅影响到植物的生存，生长和生产，也会影响到生态系统的生物地理化学循环过程[29]。所以，研究生态系统各组成要素的碳蓄积在空间上的分布规律是碳循环研究的基础，也是研究生态系统碳素在各碳库之间的流通和交换的依据。为此，各国生态学家已经进行了大量的研究[19，20，27，37，38]。分析估计认为，全球陆地生态系统植物碳库在420～830 Pg，土壤有机质碳库在1.2×103 ～1.6 ×103Pg，凋落物碳库在70～150 Pg。土壤碳库也是陆地生态系统中最大的碳库，通常地，土壤碳库大约为大气碳库的两倍[39]，因此，土壤碳库的损失对于大气中CO2浓度的变化具有显著的影响。而且，全球土壤碳存储总量也远大于植被中的碳储量，两者的比例平均为3∶1，所以陆地土壤碳库较植被碳库在全球碳平衡中具有更重要的作用，在每个生物群系中，单位表面积上植被和土壤碳量所占比例存在着广泛的区域差异。从热带森林的1∶1到北方针叶林的1∶5，草地和湿地的比率更大，所以，对于草地生态系统来说，它不具有固定而明显的地上碳库,其碳储量绝大部分集中在地下土壤中[26]。这在很大程度上有力地说明了土壤碳库在草原生态系统的碳储量中所发挥的巨大作用。中国草原土壤碳储量约在200～300 Pg，占到世界土壤碳储量的30%，草原土壤代表着一个巨大的碳库[3，40]。目前为止，草地和热带稀树大草原的大部分碳量被存储于土壤中。这些土壤碳蓄积量在长时间范围内是稳定的。湿地的碳也几乎完全蓄积在土壤中，由于土壤长期处于一种缺氧的状态，所以湿地的碳主要以死有机物质(腐殖质)的形式存储。在中国,高寒草地中95%的碳储藏在土壤中，约占全国土壤碳储量的49% [41]，占全国土壤有机碳储量的23.44%，占全球土壤有机碳储量的2.5%[42]。在通常的自然植被条件下，土壤中的有机碳储量绝大部分直接来源于土壤上生长的植物凋落物和根系分泌物[43]。由于高寒地区低温低蒸发这种特有的气候特征，导致土壤中储藏的大量有机质很难分解，从而长时间驻留在土壤中成为一个稳定的碳库。但是随着人类活动干扰的加剧和全球气候变暖所带来的水热格局的再分配，可能对高寒草地生态系统的碳蓄积和碳收支带来难以预测的危害。
3高寒草地生态系统面临的危机
陆地生态系统的碳循环包括光合作用（碳汇）和呼吸作用（碳源）2个环节。森林、海洋、草原等非工业源生物呼吸作用排放的CO2量，以及由于土地利用的变化所释放出的CO2量已经加剧了全球CO2浓度的增高。青藏高原草地面积占到世界陆地面积的1.02%，中国陆地面积的16.9%。而且，青藏高原又是亚洲大陆最大的地理形态学单位，它是世界上陆地生态系统的重要组成部分，同时也是世界上低纬度地区中拥有永久冻土层的主要区域之一[43]。这个地区广泛分布着高寒草甸、高寒草原以及高寒沼泽，也是欧亚大陆最典型的3种草地类型之一[44]。青藏高原的草地类型拥有全国各种草地类型中最高的有机碳密度[45]，而且，高达95%的碳是储存在土壤中。在全球气候变暖的大趋势下，青藏高原的气温也在持续上升，由于冻土的热力敏感性很大,对全球气候变化非常敏感，因此，寒带地区各种生态系统将有可能成为巨大的碳排放源[46，47]，所以，这个地区在调节亚洲地区，乃至全球气候变化中充当着非常活跃的角色[47]。
Wang，et al[42]对青藏高原草地土壤碳库的研究表明，青藏高原草地中土壤的有机碳储量大约为49.00 Pg，占到中国全部土壤有机碳储量的23.44%，占到世界土壤碳库的2.5%。从青藏高原的占地面积和土壤碳储量的比较来看，青藏高原的土壤碳库在中国甚至世界上来说都是非常重要的。其实，早在20世纪80年代已经有学者意识到青藏高原在全球碳循环中的重要地位，先后开展了大量有关青藏高原地区碳循环的研究。在评价1个草地生态系统碳循环规律时，首先需要考虑碳循环的时间尺度。一般认为，在1天的时间内，白天碳被积累，夜晚碳损失。在1年的时间中，在生长季碳被积累，冬季碳被消耗[32]。然而，一些研究者对青藏高原地区的碳循环研究却发现，当夜间土壤温度较低时，青藏高原草地生态系统中土壤到空气碳的净通量为负值，表现出一种碳积累的过程[48,49]。在寒冷的冬季，青藏高原草地生态系统发挥着碳汇的作用[50,51]。产生这一现象的主要原因在于青藏高原特有的极低的土壤温度，能够抑制土壤微生物的活动。然而，全球大气CO2浓度增加，温度升高的严峻气候背景下，势必会促进青藏高原地区草地生态系统CO2的排放。已经有研究报道，在过去50年中，青藏高原平均温度每10年上升0.45 ℃[46,47]。地表温度的上升已经增加了季节性解冻土层的深度，甚至导致了永久冻土层的消失[52]。Wang，et al[42]研究报道，目前，每年青藏高原地区由于土壤呼吸导致的CO2排放量为1.17 Pg，这个值占到本地区草地生态系统0～65 cm土壤层有机碳储量的3.32%，中国陆地生态系统土壤呼吸排放量的26.40%，全球生态系统土壤呼吸排放量的1.73%，其中，高寒草甸土壤每年的CO2排放占到本地区所有草地类型CO2排放总和的1/2[42]。从面积和排放量比例的角度来分析，目前这个地区的CO2排放量已经处于非常高的水平，超过了国家的CO2平均年排放量，甚至也超过了全球CO2排放的平均值。因此，密切关注青藏高原地区的高寒草地，特别是高寒草甸土壤碳库的变化，在评估青藏高原地区生物地球化学循环对全球气候变化的响应具有重要的科学和现实意义[53]。保护高寒草地资源将会对全球碳的保存、CO2的减排具有极其深远的影响。
参考文献：
[1]李熙波,杨玉盛,曾宏达,等. 城市草坪生态系统碳吸存研究进展[J]. 草原与草坪,2009(3):79-85.
[2]王娟,蔺银鼎. 城市绿地生态效应[J]. 草原与草坪,2004(4):24-27.
[3]Scurlock J M O,Hall D O. The global carbon sink:a grassland perspective[J]. Global Change Biology,1998(4):229-233.
[4]Hall D O,Scurlock J M O. Climate change and productivity of natural grasslands[J]. Annals of Botany,1991,67:(Suppl)49-55.
[5]Hall D O,Ojima D S,Parton W J,et al. Response of temperate and tropical grasslands to CO2and climate change[J]. Journal of Biogeography,1995,22:537-547.
[6]Thornley J H M,Cannell M G R. Temperate grassland responses to climate change: an analysis using the Hurley Pasture Model[J]. Annals of Botany,1997,80:205-221.
[7]Sala O E,Lauenroth W K,Burke I C. Carbon budgets of temperate grasslands and the effects of global change[C]// Breymeyer A I,Hall D O, Melillo J M,et al. Global Change:Effects on Coniferous Forests and Grasslands. Chichester:John Wiley,Sons Ltd,1996：101-120.
[8]Thornley J H M,Fowler D,Cannell M G R. Terrestrial carbon storage resulting from CO2and nitrogen fertilization in temperate grasslands[J]. Plant,Cell and Environment,1991,14:1007-1011.
[9]Parton W J,Scurlock J M O,Ojima D S,et al. Observations and modeling of biomass and soil organic matter dynamics for the grassland biome worldwide[J]. Global Biogeochemical Cycles,1993(7):785-809.
[10]Parton W J,Scurlock J M O,Ojima D S,et al. Group Members SCOPEGRAM. Impact of climate change on grassland production and soil carbon worldwide[J]. Global Change Biology,1995(1):13-22.
[11]Fisher M J,Rao I M,Ayarza M A,et al. Carbon storage by introduced deeprooted grasses in the South American savannas[J]. Nature,1994,371:236-238.
[12]Fisher M J,Rao I M,Lascano C E,et al. Pasture soils as carbon sink[J]. Nature,1995,376:473.
[13]Tate K R,Parsholtam A,Ross D J. Soil carbon storage and turnover in temperate forests and grasslands:a New Zealand perspective[J]. Journal of Biogeography，1995,22:695-700.
[14]Chen Y F,Fischer G. A new digital georeferenced database of grassland in China[R]. Interim Report IR98062. Laxenburg: International Institute for Applied Systems Analysis (IIASA),1998：24.
[15]Lieth H F H. Patterns of Productivity in the Biosphere[M]. Stroudsberg,PA:Hutchinson Ross,1978：342.
[16]Long S P,Hutchin P R. Primary productivity in grasslands and coniferous forests with climate change: an overview[J]. Ecological Applications,1991(1):139-156.
[17]Prentice I C,Sykes M T,Lautenschlager M,et al. Modelling global vegetation patterns and terrestrial carbon storage at the last glacial maximum[J]. Global Ecology and Biogeography Letters,1993(3):67-76.
[18]Olson J S,Watts J A,Allison L J. Carbon in Live Vegetation of MajorWorld Ecosystems[M]. 1983：50-51.Oak Ridge:Oak Ridge National Laboratory，180.
[19]Post W M,Emanuel W R,Zinke P J,et al. Soil carbon pools and world life zones[J]. Nature,1982,298:156-159.
[20]Post W M. The global carbon cycle[J]. American Scientist,1990,78:310-326.
[21]Prentice I C. Biorne modeling and the carbon cycle.The global carbon cycle[M]. Springer Verlag: Berlin,1993:219-238.
[22]Ni J. Carbon storage in terrestrial ecosystems of China:Estimates at different spatial resolutions and responses to climate change[J]. Climate Change,2001,49:339-358.
[23]Post W M,Kwon K C. Soil carbon sequestration and landuse change: processes and potential[J]. Global Change Biol,2000,6(3):317-327.
[24]Fang J,Liu G,Xu S. Carbon pool of terrestrial ecosystem in China[C]// Wang G,Wen Y M.Monitoring of Greenhouse Gas Concentration and Emission and Relevant Processes.Bieijing：China Environmental Science Press,1996:95-101.
[25]Feng Q,Cheng G D,Mikami M. The carbon cycle of sandy lands in China and its global significance[J]. Climate Change,2001,48(4):535-549.
[26]Ni J. Carbon storage in grasslands of China[J]. Journal of Arid Environment,2002,50:205-218.
[27]Prentiee K C,Fung I Y. The sensitivity of terrestrial carbon on storage to climate change[J]. Nature, l990,46:48-51.
[28]Zinke P J,Stangenberger A G,Post W M,et al. Worldwide Organic Soil Carbon and Nitrogen Data[M]. Oak Ridge:Oak Ridge National Laboratory，1984.
[29]Fan J W,Zhong H P,Harris W,et al. Carbon storage in the grasslands of China based on field measurement s of above and belowground biomass[J]. Climatic Change,2008,86:375-396.
[30]方精云. 中国山地不同海拔下的植物多样性模式[J]. 生物多样性,2004,12(1):1-4.
[31]李凌浩. 土地利用变化对草原生态系统土壤碳贮量的影响[J]. 植物生态学报,1998,22(4):300-302.
[32]赵成义. 陆地不同生态系统土壤呼吸及土壤碳循环研究[D]. 北京：中国农业科学院,2004.
[33]VMcDaniel P A,Munn L C. Effect of temperature on organic carbontexture relationships in mollisols and aridisols[J]. Soil Sci Soc Am J,1985,49:1487-1488.
[34]VEditorial Committee for Vegetation of China[J]. Vegetation of China,Beijing:Science Press,1980.
[35]Hou X Y,Sun S Z,Zhang J W,et al. Vegetation Map of the People's Republic of China[M]. Beijing:Map Press of China,1982.
[36]DAHV(Department of Animal Husbandry and Veterinary,Institute of Grassland,Chinese Academy of Agricultural Sciences)CISNR(Commission for Integrated Survey of Natural Resources,Chinese Academy of Sciences)Data on Grassland Resources of China,1994,10-75.Beijing:China Agricultural Science and Technology Press,310.
[37]田中正之著，(石广玉，李昌明译)地球在变暖[M]. 北京：气象出版社,1-132.
[38]Sombroke W G,Nachtergaele F O，Hebel A，et al. Dynamics and sequestering of carbon in tropical and subtropical soils[J]. AMBIO，1993,22(7):417-426.
[39]Jin F,Yang H,Zhao Q. Progress in the research of organic carbon storage[J]. Soil,2000,32(1):11-17.
[40]Batjes N H, Sombroek W G. Possibility for carbon sequestration in tropical and subtropical soils[J]. Global Change Biol,1997,3(1):161-173.
[41]钟华平,樊江文,于贵瑞,等. 草地生态系统碳蓄积的研究进展[J]. 草业科学,2005,22(1):4-11.
[42]Wang G X,Qian J,Cheng G D,et al. Soil organic carbon pool of grassland soils on the QinghaiTibetan Plateau and its global implicatio[J].The Science of the Total Environment,2002,291:207-217.
[43]黄昌勇. 土壤科学[M]. 中国农业出版社,北京,2000.
[44]Sun H. Formation and Evolution of QinghaiTibetan Plateau[M]. Shanghai Science and Technology Press,1996.
[45]Wang S,Zhou C. Estimating soil carbon reservoir of terrestrial ecosystem in China[J]. Geogr Res,1999,18(4):349-356.
[46]Kang X. The features of climate change in the QinghaiTibetan Plateau region in the past 40 years[J]. J Glaciol Geocryol,1996,18(Suppl):281-288.
[47]Cheng G,Li P,Zhang X,et al. Influences of Climatic Changes on Snow Cover. Glaciers and Frozen Soils in China[M]. Lanzhou:Gansu Cultural Publishing House,1997.
[48]Liu Y. Preliminary study of CO2 emission from cultivated soils on the QinghaiTibetan Plateau[J]. J Nat Resoure,1998,13(2):211-218.
[49]Wang Z,Le Y,Zhang J. Preliminary study of the respiratory intensity of alpine soils[C]// Xia WA,editor.Alpine Cold Meadow Ecosystem. Lanzhou:Gansu People's Publishing House,1982:174-183.
[50]Fang J,Liu G,Xu S. Carbon cycle of Chinese terrestrial ecosystem and its global significance[C]// Wang G,Wen Y.Monitoring of Greenhouse Gas Concentration and Emission and Relevant Processes. Beijing:China Environmental Science Press,1996:129-139.
[51]Wen Y,Tang J,Shao Z,et al. Study on atmospheric CO2 concentration changes and ground surface emission impact in Waliguan Region[C]// Ding Y,Shi G.Study on Climate Changes and its Influences in China. Meteorological Press,1997:95-101.
[52]Wang S. Discussion on the permafrost degradation and the changes of the permafrost environment of QinghaiXizang plateau[J]. J Adv Earth Sci,1998,13(Suppl):65-73.
[53]宋希娟,杨成德,陈秀蓉,等. 东祁连山高寒草地生态系统N、P养分含量研究[J]. 草原与草坪,2008(6):46-49.
Preliminary analysis of carbon sequestration
of grassland ecosystem
ZHAO Na1,2,SHAO Xinqing1 ,LV Jinying1，WANG Kun1
(1. College of Animal Science and Technology,China Agricultural University,Beijing 100193,China;
2. Guyuan State Key Monitoring and Research Station of Grassland Ecosystem,Guyuan 076550,China)
碳循环的重要意义范文第3篇
一、森林资源破坏对环境的影响
1.生态平衡失调。森林面积的锐减，使复杂的生态结构受到破坏，原有的功能消失或减弱，导致自然生态进一步恶化。大片林地被砍光，使局部小气候发生变化，也使地表截蓄径流能力减弱，加剧了风沙、洪水等自然灾害，扩大了水土流失区。
2.环境质量退化。森林在生态平衡中起决定作用，有人认为环境中的林业问题、农业问题、水利问题、土壤问题等，其中心是林业问题。森林破坏必然会引起环境质量退化，引起水土流失，土质沙化，对生物带来不利的影响。
3.造成野生动植物物种减少。森林面积缩小，使野生动物失去了适宜的生活环境，破坏了野生动植物栖息和繁衍场所，使2.5万种物种面临灭绝的威胁。
4.影响大气的化学组成。大气中的CO2、CH4和N2O是对地球温度和臭氧层破坏产生主要影响的三种气体。研究表明，对森林的破坏加剧了大气温室效应的严重性，森林的土壤和人类耕种土地对大气中碳循环的影响具有全球性的重要意义。森林砍伐后二氧化碳释放量明显减少，同时因光合作用减少，也减少了对二氧化碳的吸收，导致二氧化碳在空气中的浓度增加。
5.引起气候变化。森林具有调节气候的功能，森林的减少使这种功能大大减弱。如我国四川的森林覆盖率从25%降到13%后，有46个县的年降雨量减少了10-20%，历史罕见的春旱也年年出现。素有“天无三日晴”之称的贵州，随着森林覆盖率下降到15%，近年来变得三年二旱。历史上自然灾害的发生频率与森林减少的趋势都非常一致。
二、森林开发与环境保护中存在的问题
1.思想认识严重不足。仅仅将森林公园仅视为林业利用自身优势开展的多种经营项目来对待，而没有充分认识到森林公园具有的生态与社会效益，因而片面的将森林公园建设看作林业部门的事，在制定经济和社会发展规划时没有将其提上应有的位置。在培育、管理着大量的森林资源的时候，却没有看到森林旅游的巨大价值，不重视其开发建设，这是制约森林建设与发展的根本原因。
2.建设管理资金短缺。在森林开发建设中，主要是靠国家拨款，自身“造血”功能弱。搞了一些基础设施项目，但由于投入不足，整体上森林公园基础设施依然十分薄弱。一些游乐项目不仅小，而且很“俗”，几乎大街上都能看得到。而且森林公园交通不便或通而不畅。森林公园的防火、防病虫害缺乏必要的设备与器械，采取的仍是最原始的死看硬守的防治模式。建设资金短缺更制约着旅游开发、宣传促销、招商引资等工作的开展，束缚了森林公园的进一步发展。
3.职工生活缺少保障。森林公园的前身大都是国有林场，以前主要依靠国家财政供给和经营木材，职工生活有一定保障。现在林场80%属自收自支事业单位，国家供给渠道被切断。建立森林公园后，停止了木材采伐，靠经营木材创收已不可能，收入来源中断，职工生活无法保障。本地居民处于一般人均生活水平之下。地方政府在推进森林公园经营权流转过程中，有损害职工权益的现象。造成职工占山为王，自创一些盈利途径，扰乱市场，破坏景区形象。
4.难以同步协调发展。森林风景资源和其它自然景观多数都是不可再生资源，必须合理的开发和保护才能达到永续利用的目的。有些投资商为了追求一时的经济利益，不能严格按规划布局，制造一些粗糙的景点，有的甚至开山炸石，进行掠夺性开发，破坏了生态资源的原有风貌。景区内很少看到环保人员，垃圾没有及时清扫，烟头、纸屑、食品残渣等抛弃物随处可见，卫生状况很差，而且有些建筑物长年失修，存在明显的安全隐患。因为急功近利，漠视项目建设对自然的破坏和对环境的污染，结果往往是森林旅游发展得越快，这类建设项目就越多，此种状况应引起高度重视。
三、协调森林开发与环境保护的对策
1.保护水源地。不许采伐一棵树木，不许污染一条河流，不许破坏一块植被，不许流转一片林地，不许在林场散养黄牛，不许毁林开垦或者采砂、取土，不许倾倒垃圾及其他废弃物，不许使用炸药、毒药捕杀水生动物，不许新建污染生活饮用水水源的企业，不许使用化肥和农药。
2.加大森林资源培育和保护。近年来，我们必须把加大森林资源培育和保护放在第一位，按照“高起点规划、高标准造林、高质量管理”的原则，提出“以木为本，以山为根，靠天保丰林”的发展思路，认真实施天然林保护工程，大力种植沙棘、五味子、文冠果等果树林、经济林，在育苗、防治病虫害等重要环节，限制肥、药的种类和使用范围，严把造林、抚育管理。
3.调减木材产量。主动停止森林主伐，确保涵养水源生态安全。按照政策和相关要求，坚决做到对全面停伐，以保护水源涵养地。虽然停伐减产给企业带来重大损失，但这只是暂时的，为涵养水源做贡献却是长远的。通过播放电视专题节目、张贴标语、悬挂横幅、设立警示牌等多种形式，全面提高职工群众保护水源安全的法律意识和自觉性，有效控制水源人为污染。
4.加大景区生态环境保护力度。购置环保垃圾车和生物降解式公厕，成立了森林管理委员会、城管大队和清扫队，对景区垃圾进行统一收检、分类处理并及时将垃圾清运到垃圾场进行深埋;增设了观景台、避雨亭、休憩驿站、红松餐桌、环保垃圾箱等人性化的服务设施，避免了游人践踏植被资源。
5.科学规划开发景区。森林开发是一项系统工程，相关部门应通力协作，积极参与。但前提是森林资源不受破坏、职工利益不受损害。应当规范森林开发市场化运作机制：一要建立权威的森林风景资源价值评估机构，实现森林风景资源有偿合理转让;二要健全森林风景资源转让听证制度，保护森林公园权益人的合法利益;三要做到相关部门管理不能缺位，建立行之有效的保护与监管制度，保障森林公园的生态安全。规划理念坚持“低碳化”、“零排放”的生态旅游开发和消费方式，实现人与人、人与经济活动、人与环境和谐共存，以此创造出一个项目多元、服务优良、经济高效、生态良性循环的宜游、宜居的全生态休闲度假旅游目的地。
碳循环的重要意义范文第4篇
可持续森林管理已成为全球森林治理的总体目标。这个概念是个不断演变的概念，它包括和承认与森林有关的所有价值，而且试图平衡这些不同的、且有着内在冲突的价值。森林区域共同的价值包括:生态和环境价值、社会和文化价值以及贸易和发展价值。假使在法律框架内承认所有这些价值，对全球范围内的政策制定者而言也是困难的，在国内层面也是如此。与森林相关的多种价值，如何体现、融合在一个法律体系内对可持续森林管理的法律规制是一个挑战。对森林地区的管理，如对其他自然资源的管理一样，在本质上是政治性的。但是，森林不像其他自然环境元素(如水、空气和动物)，在一段时间内允许对其享有所有权。特定区域的森林的所有者，享有一定的受到严格限制的财产权利和责任，这使得森林的管理及其法律制度极为复杂。在国际上，人们普遍认为可持续森林管理概念的核心是承认和促进森林领域所有权利和利益的平等。1990年在斯特拉斯堡召开了欧洲森林保护部长级会议，涉及大约40多个欧洲国家，讨论了“森林保护跨境机制的启动”。1993年6月在赫尔辛基举行了第二次会议，在谈判进程中为可持续森林管理制定了一个可行的定义，这在决议H1:欧洲森林可持续管理的一般准则D段中，森林的“可持续管理”是指森林和林地的管理和使用的方式和速度，保持其生物多样性、生产力、再生能力以及活力和满足他们的生态、经济和社会方面的潜力，无论现在和未来，在地方、国家和全球层面，都不会造成对其它生态系统的破坏。
在1994年的后续会议上，确立了进一步可持续森林管的基于赫尔辛基会议决议H1和H2的标准和指标，旨在确定国家的森林条件和管理的模式与趋势。赫尔辛基会议制定出可持续森林管理的6个标准:①维护和适当提高森林资源及其对全球碳循环的贡献;②维护森林生态系统的健康和活力;③维护和鼓励森林的生产功能(包括木材和非木材);④维护、保护和适当加强在森林生态系统中的生物多样性保护;⑤维护和适当提高在森林的保护功能的管理(尤其是对土壤和水);⑥维护其他社会经济功能和条件。上述第6个标准涉及与可持续森林管理相关的法律问题。赫尔辛基会议制定的相关的法律要件是:第6．28条规定现存的法律监管框架可在一定程度上对森林文化遗产进行程序上的管理;第6．29条规定保护宝贵的文化遗产和风景的程序规制框架;第6．30条规定一定程度上提供足够的财政激励的经济政策框架和金融工具;第6．31条规定实施政策框架的信息化手段，以及具有特殊的可视文化价值遗址研究的能力。可持续森林管理的这些标准和法律要件并不是国际法准则，它们也不需要执行，其形成的重要意义在于将基本要求引入了可持续森林管理的理念。
2可持续森林管理的全球治理
可持续森林管理的理念通过各种形式渗透在有关全球森林利用和管理中。尽管这样，可持续森林管理因其在国际层面上缺乏清晰的概念、意义和目的，因此还没有一个明确的定义，各国在解释该概念以及在实施、贯彻这一理念时有相当大的灵活性。围绕可持续森林管理的概念主要有以下主题:平衡森林区域的经济利益和生态利益;代表和认可森林的所有利益和价值;促进和认证可持续砍伐木材程序。在本质上，这个概念一般被理解为管理森林资源所采取的方法和程序来满足今天和明天社会的多样化需求，而不损害生态承载力和更新森林资源的基础潜力。国际林业法规在形式上极其分散，除了零散的可持续森林管理的要求，基本上仍然属于自愿性质。许多发展中国家需要重要的能力建设援助，需要外商直接投资。一些国际公共机构，如联合国森林论坛、联合国气候变化框架公约和世界银行，都单独形成了自己的可持续森林管理的标准和要求。此外，国际私营林业机构，如标准和指标程序、林业认证体系和林业市场已经出现，形成了实现可持续森林管理的新流程和机制。可以看到，这里有大量的重复、重叠，需要进行精简。这种分散还导致了一种情况，除了法律、规则、标准的分散以外，机构的分散也是一个重要问题，没有一个全球性的机构负责、承担、管理与可持续森林管理相关的全球义务。目前的状况是，一些公共和私营林业机构在一个支离破碎的系统中运作。各国在这些相互竞争的国际机构中能形成的是典型的“论坛店”，清谈、议论多多，达不成共识，形不成规范，当然就谈不上采取共同行动。
各国参与国际森林制度的动因是他们必须看到、得到某种形式的福利或回报，或新的商业机会出现。当前，国际公共机构并未对各国政府保护森林的行动提供重大激励措施，也未提供可持续森林管理方面问题的有力指导。联合国森林论坛的作用是有限的，正因为如此，它在解决全球森林问题方面是否有效还值得商榷。目前全球森林治理运作上的缺陷必须加以克服，提供明确的规则和衡量的标准、适当融资和积极鼓励、技术转让，自下向上的方法，各级机构和政策之间的协调，常设的对话形式、公正地解决冲突，都是需要建立起来的制度与规则。国际森林谈判需要解决真正的问题包括根据指定的目标增加受保护的森林地产，以可持续的方式管理生产林以及促进发展中国家森林保护和管理的能力建设。需要进一步分析、理解法律在实施可持续森林管理理念中的作用。森林和林地的管理和使用的方式和速度，其保持生物多样性、生产力、再生能力以及活力和潜力，相关的生态、经济和社会功能，在地方、国家和全球层面的施行，以下事项都是可持续森林管理的重要内容:生物多样性价值:这需要寻求法律保护高生物多样性的森林地区。生产价值:这需要法律定义若干森林区为富有生产力的地区，并规定这些区域内森林如何经营。再生能力:这需要法律来界定再生，并提出需要一定标准的指导方针。
活力:法律也必须定义活力和提出需要有一定标准的指导方针。生态价值:法律必须承认所有森林地区提供的生态服务。这些服务一旦被确认，法律必须确保这些服务继续，制定规定禁止对这些服务的干扰。经济价值:法律必须承认所有森林的经济利益，这包括生态服务系统(PES)等新兴的森林价值，传统的木材和非木材的经济价值。社会价值:包括土著团体、社会团体、土地所有者和其他有关各方的利益相关者的参与。社会价值一旦被确定，法律必须承认。在必要的情况下，建立具有较强社会价值的森林保护区域。地方利益:法律必须确定森林地区的局部利益，这需要积极的利益攸关方的参与。一旦确定了地方利益，法律必须给予承认，而且在必要的情况下要保护当地的森林权益。国家利益:法律必须确定森林地区的国家利益，这将需要从国家层面对所有森林进行研究。一旦报告完成后，可能需要修订法律来承认和保护所有国家的森林权益。全球利益:法律必须确定森林地区的全球利益，全球森林报告、相关的国际环境多边协议也表明了国际社会在森林地区相关的利益。未来利益:法律也必须认识到子孙后代与森林地区的利益关系，必须制定森林法规以确保所有为了子孙后代的森林价值。以往人们主要把森林区域看作是“保护森林地产”或“生产性的”森林地产，现在人们越来越认识到森林管理要满足生态、经济和社会的需要。例如，以前的森林认证计划主要关注的是森林的生产性价值，现在需要在木材生长和收获中要遵循一定的生态标准。国家应对保护林产开始进行可持续性的管理，以满足生态系统服务的目标。
3可持续森林管理的法律要求
实施可持续森林管理涉及到许多方面的法律，用一个单一的法律进行各方面的可持续森林管理是不可能的，需要包括法律、法规、政策、标准和行为守则等各种法律形式。此外，在普通法制度中，司法判决将有助于可持续森林管理的实施。重要的是，所有的森林法律是彼此一致的，避免重复或缺乏明确性。管理部门必须明确自己在森林管理与规制中的角色，应该向公众提供易于理解与遵循的形式，来解释私营和公共森林监管机构的角色。以下几个方面的法律都涉及到可持续森林管理及其实施。
3．1环境法Bates提出，环境法的主要功能是管理自然资源，保护生物多样性，管理污染、废物和受污染场地以及管理能源生产和气候变化。政府争取确保自然资源的使用和管理是符合可持续发展原则的，虽然可持续发展概念的法律地位尚不清楚。Bosselmann探讨该原则的地位，引用像罗威这样的作者将其描述为“变化的”原则，金沙则将它描述为国际习惯法。最终，可持续发展的原则被定义为有责任保护和恢复地球的生态系统的完整性。依据以下三个角度:经济———资源开发的角度，生态———环保角度，社会———保护当代和未来人类需要的角度，森林规制可以分解为两种主要类型:森林保护制度和森林生产制度。这些制度都试图包含可持续发展的经济增长、环境保护、社会发展三大支柱。
3．2规划和发展法全球森林砍伐的最大原因是为了农业生产而清除森林区域。规制城市或农业发展的法律是规划和发展法，这可以防止被视为高保护价值的森林地区的破坏。这方面的法律机制包括环境影响评价(EIA)、战略环境评价(SEA)、公园及保护区区划调整。其他比较突出的还包括:官方计划、建筑法规等。环境影响评价的目的是告知决策者和公众有关预测结果及建议，以及对环境、发展的影响等。规划和发展法施行可持续森林管理概念的一种方式，是要求政策法规制定者在法规制定过程中和实施过程中贯彻森林的所有价值，这通常要求重新造林或在林区再造林。
3．3物权法对森林的大部分规制都包含在物权法中。Fisher认为，所有权和控制权是自然资源被管理的最基本的基础规范。物权在两个主要方面具有重要意义，首先，是森林地区的占有，也就是说，如何合法拥有森林区域，包括公有制、私有制、社会所有权或临时所有权(如租约或许可证)等各种形式。所有权的类型直接影响制定管理不同森林区域的规范的性质。其次，一块林地上有多个与物权相关的利益。例如，一个人可能拥有土地所有权，另一个人可能拥有树木的所有权，第三个人可能享有树木所提供的环境服务(例如森林吸收二氧化碳)的所有权。物权法需要认识到这些权利并对所有的森林物权提供保护。
3．4宪法“宪法的重要性仅仅是因为其他位和影响力。在这个意义上说，它代表了一系列原则，甚至意识形态它代表了一些法律制度的基本价值”。上述引文表明，宪法对各个领域的法律都有很大的影响力。在联邦制国家，宪法可以界定联邦和各州政府在环境管理和保护中的作用。一些宪法直接包括关于森林的使用和管理的规定，而另一些可能间接影响森林规范，例如，其包含土地和财产使用。宪法规范迫使各国政府为保护环境或赋予公民强制执行的清洁和健康的环境权利，这可能比法定的权利更安全，也更容易被政府改变或废除。然而，宪法规定的可执行性取决于法院解释和阐述他们具体程序的意愿。
3．5土著居民法土著居民法是基于习惯法和传统的法律。大多数土著文化的重要功能是和自然紧密结合。因此，土著居民法律能够且已被纳入到环境资源保护法的领域里。土著群体往往与自然环境(包括森林区域)有紧密的联系，这方面的法律能改变森林管理。例如，在澳大利亚，原住民火烧森林的做法已成为国家公园的管理实践，这些实践做法已被采取用来改善生物多样性。《联合国土著居民权利宣言》制定了一些旨在提高承认土著人民法律权利的原则。这些原则有助于森林土著居民拥有并参与森林管理。
3．6国际法“环境保护是国际性、全球性问题，环境问题超越了国家和国家管辖范围以外地区的传统的全球政治分裂的地理概念。生态系统是以深刻和复杂的方式相互关联。由于这些相互关系，其对环境的影响是广泛的和长远的。因此任何国家都既不想在自己的领域内保护环境，也不想对在其领土上开展活动而造成的全球影响承担责任。”相比于其他领域的国际法如国际人权法、国际劳工法、国际贸易法，国际环境法欠发达，其没有全球性条约即国际环境公约来建立基本环境权利或义务，而是专注于特定的环保价值或问题。有很多的国际环境法律原则，如责任和预防、可持续发展、预防原则、污染者付费原则等，都是这样。关于可持续发展国际法原则的新德里宣言为国际环境法提供了一些指导，并要求采取一种经济、社会和政治的全面和综合的方法。国际森林法有能力直接，至少是能够间接影响国内森林法。国际森林法的全球森林目标代表全人类利益、全球利益，而不是个别国家的利益。如前所述，因为存在一些不同的国际森林标准和政策，所以导致缺乏一致的国内森林政策。但是，一个广泛实施的国际机制已经开拓出森林政策的基本内容、基本内涵，用标准和指标来衡量可持续森林管理的进展情况，这是非常重要的。
碳循环的重要意义范文第5篇
【关键词】 低碳经济 造纸 节能减排 中国
依据世界气象组织的科学调查显示,到本世纪末二氧化碳浓度可能超过700ppm,这可能导致全球气温上升1.4℃至5.8℃,从而造成环境灾难。在这样一个高碳的社会里,如何来计算它的低碳机会,实现低碳生活由此显得至关重要。
一、低碳经济的内涵
1、“低碳”的源起
事实上,低碳(low carbon),是指减少或降低以二氧化碳为主的温室气体排放。早在1990年,联合国环境规划署的温室气体咨询小组就指出,全球气候正逐渐变暖,必须将平均气温控制在比工业化前平均气温高2℃的范围内,否则将面临生态系统严重破坏,农作物减产、水资源短缺、海平面上升、物种灭绝等种种恶劣状况。2℃已经成为自然界最后的安全阀,一旦被突破,其所带来的环境灾难难以想象。
造成全球变暖的罪魁祸首就是人类自身,其无节制享受物欲文明的生活和生产方式,造成了在过去的100年当中,排放出大量的温室气体,使大气中二氧化碳浓度上升了三分之一,严重破坏了地球臭氧层,从而导致全球平均气温节节升高。在此背景下,世界各国共同呼吁降低或控制二氧化碳排放,才有了“低碳”一说。1997年12月,149个国家和地区的代表通过了《京都协议书》,这是人类历史上首次以法规的形式限制温室气体排放。中国也于1998年5月签署并于2002年8月核准了该议定书。
2、“低碳经济”的内涵
“低碳经济”,是近年来国际社会应对人类大量消耗化石能源、大量排放二氧化碳引起全球气候灾害性变化而提出的新概念。它的核心是在市场机制基础上,通过制度框架和政策措施的制定及创新,形成明确、稳定和长期的引导和鼓励,推动提高能效技术、节约能源技术、可再生能源技术和温室气体减排技术的开发及运用,并促进整个社会经济朝向高能效、低能耗和低碳排放的模式转变。
二、我国造纸业发展低碳经济的现实意义
1、我国造纸业发展低碳经济的背景
(1)国际背景
早在1896年,瑞典物理化学家阿累利乌斯就已发出“化石燃料燃烧将会增加大气中二氧化碳的浓度,从而导致全球变暖”的警告。传统的造纸工业在生产过程中排出的废气和粉尘大大增加了二氧化碳的浓度,从而也为地表温度的升高增加了可能性。全球地表温度数据表明,20世纪地球升温约0.5℃。大部分高温年份都出现在近些年,从20世纪50年代后期开始,科学界才开始注意和研究全球气候变化与温室气体的关系,到1990年代初,各国政府、科学界和工业界不得不痛苦地承认:人类向大气中排放温室气体是全球温暖化的主要原因。2007年5月,IPCC第四次评估报告提供的证据显示,由人类活动引起的全球气候变暖已是一个不争的事实。近百年(1906―2005年)来,全球平均地面温度上升了0.74℃,预计到本世纪末,全球平均地面温度(与1980―1990年相比)可能会升高1.1℃―6.4℃。全球气候变化影响人类生存和发展,对经济社会可持续发展带来严重的挑战,深度触及农业和粮食安全、能源安全、生态安全、水资源安全和公共卫生安全。
全球气候变暖的危害极其严重。据IPCC的合理估计,从1990年到2100年,全球海平面将上升49厘米左右。同时,诸多研究也表明全球变暖可能使地球上有些自然干旱地区的耕地逐渐变成荒漠,从而粮食生产能力下降。《自然》杂志文章宣称,全球气候变暖将导致世界上四分之一即一百多万物种在未来50年内灭绝。
(2)国内背景
目前,中国是世界第二大能源生产国和消费国,又是世界第二大二氧化碳排放国。中国过多地依赖单一能源,其中煤炭高达70%,这一事实已使经济发展和环境保护亮起红灯。尤其是当前中国正处在工业化中期阶段,重化工业特征非常明显。这一特征意味着中国在较长时间内不可避免地要大量消耗资源和能源。根据国际能源机构的报告,预计到2010年,中国将可能超过美国,成为全球最大的温室气体排放国。
据近五年工业统计资料介绍,全国制浆造纸工业污水排放量约占全国污水排放总量的10%―12%,居第三位;排放污水中化学耗氧量(CODcr)约占全国排放总量的40%―45%,居第一位;同时,生产排放的二氧化碳也位居前列。造纸工业是中国污染环境的主要行业之一。
多年来,我国气候发生了显著变化。从1986年到2008年的23年全部出现了全国性暖冬,极端天气、气候事件与灾害的频率与强度明显增大。另据2006年年底的《气候变化国家评估报告》预测,未来我国气候变化的速度将进一步加快,很可能在未来50年至80年全国平均温度升高2℃―3℃。气候变暖将造成严重的损失。据预测,到2030年,我国沿岸海平面可能的上升幅度为l0cm―16cm,导致海岸区洪水泛滥的机会增大;而且气候变化将使农业生产的不稳定性增加,如果不采取任何措施,到2l世纪后半期,我国主要农作物,如小麦、水稻和玉米的产量最多可下降37%,农业生产也将受到气候变化的严重冲击。
从相关统计数据可以看出1990―2003年,中国的GDP增长大约占全世界的10%,而同期能源消费增长却占世界的27%,温室气体排放量增长占世界的34%。中国能源消费和温室气体排放的净增长趋势显示,中国有必要减少温室气体排放。能源供给和能源安全已经成为限制中国工业化的主要制约因素。减少温室气体排放在一定程度上,也有助于发展目标的实现。因此,中国需要在未来20―50年间,在工业化发展和温室气体减排之间进行平衡。中国的选择只能是继续化压力为动力,寻求低碳经济发展道路。
2、我国造纸业发展过程中能源利用及其排放现状
(1)纸浆等原料结构的不合理
以安徽省濉溪县为例,这个地区的造纸厂,全部采用草浆造纸工艺。由于长期的无序生产,污水使庄稼根部腐烂,河里的鱼虾死光,井水要过滤5次才能饮用。这样的生产、生活环境,给当地居民带来了诸多不变甚至制约了当地经济的可持续发展。
我国传统造纸业以草浆为主,其比例高达80%以上。而世界造纸业发达国家木浆比例高达90%。这种不合理的原料结构造成的严重污染,主要来自麦草化学制浆的排污。目前,草类制浆二氧化碳排放量占整个造纸工业排放量的60%以上,仍然是主要的污染源。只有增加优质长纤维的供给,提高木浆比重,淘汰落后草浆生产线,优化我国造纸原料结构,才能解决我国造纸带来的环境污染问题。
(2)造纸过程中高居不下的耗水量
传统造纸工业是污染排放的重点行业,也是能耗大户,因此节能减排成为低碳经济下造纸行业发展的新趋势。目前,造纸业居我国5大高耗水行业之首,其国内纸厂吨纸水耗高达100立方米以上,是世界平均水平的10倍。随着工业用水价格的不断提高,节省这方面的开支对于企业的长远发展来说大有可为。国内大型造纸企业近年来纷纷投入巨资,用于节水技术和设备的研发及改造,深入挖掘节水潜力,提高水的重复利用率,均达到了国际先进水平。但大批的小型造纸企业的耗水量仍然高居不下。
(3)污染物的产生和排放的处理能力有待进一步提高
在节水的同时,如何解决污染物排放对环境的不利影响是个不容回避的问题。造纸行业是我国进行污染排放控制的重点行业。造纸工业是山东省重要的传统优势产业之一,产量和主要经济指标连续14年居全国首位。新出台的《指导意见》确定,到2011年,自制纸浆产能、机制纸及纸板产能分别控制在700万吨和1800万吨以内;逐步增加商品木浆和废纸浆比重,非木浆、木浆、废纸浆三者比重调整到15∶35∶50;逐步淘汰落后产能100万吨―150万吨,全省造纸企业平均规模达8万吨/年以上。《指导意见》规定,到2011年,山东省造纸产品综合能耗将在2008年的基础上降低5%―10%,自制草浆平均综合水耗达到50-60立方米/吨,化学机械木浆平均综合水耗达到20―25立方米/吨。
山东省要求,沿海地区要充分利用港口优势,重点发展木浆和废纸造纸,鼓励企业加快行业兼并、联合和重组,提高产业集中度;鼓励利用木材采伐剩余物、木材加工剩余物等生产木浆,充分利用废纸资源,使全省废纸回收率由目前的35%提高至40%以上,利用率由45%提高至50%以上;鼓励采用封闭循环用水、中段废水处理及回用技术;采用废渣燃料化处理、固体废物回收处理、沼气发电等环境保护技术和手段。
三、对我国造纸业发展低碳经济的建议
1、发展低碳经济的必然选择:绿色技术创新
(1)选择低碳环保型原材料
其一,选择可再生木材原料。第一,可再生木材资源是今后人类应该充分依赖的资源,木材和纸产品是可再生和可循环使用的产品,林产工业可以扩大生物质能源的使用,减少对化石燃料的依赖,减少二氧化碳的排放。第二,木材和纸制品在碳循环过程中是储碳的载体,有“碳储存效果”。其碳储存作用可以净减少排放的二氧化碳。藉由植物本身的生理特性进行光合作用吸收大气中二氧化碳,将二氧化碳转化有机碳成为生物量储存于植物体中,所表现于外的形式则为植物的总蓄积,对木材资源的再利用,对减少大气中二氧化碳浓度有所贡献。
其二,选择可循环生物质燃料。第一,木材利用和林产工业具有“替代化石燃料的效果”。在木材的生命周期内,林地剩余材、加工剩余材、产品废材及循环利用材等林产品,以及制浆造纸业等林产工业所产生的废弃物,如黑液、边皮木屑等几乎都可有效利用为生物质能源,替代化石燃料,从而减少造纸过程中对大气的污染。第二,可循环燃料的选用一般认为由生物质(燃料)产生的二氧化碳是自然界可循环的,而由化石燃料产生的二氧化碳才是大气温室气体的增加量。从这个角度看,现代造纸工业在由生物质能燃烧生产的选择上在低碳经济中更具有优势和竞争力。
(2)开发与应用节能的工艺与技术装备
第一,在造纸流程中使用蒸汽动力系统能量梯级(多级)利用与集成技术;能量转换环节与利用环节各级能流的耦合与最优匹配技术;全厂热、电、冷三联供优化耦合技术,生物质能源转化技术。这些技术的开发与利用能大大减少造纸工业生产过程中的污染气体及粉尘的排放量,提高空气质量。第二,使用低位能能量的利用技术,低能耗打浆技术、耗原材料替代技术、强机械脱水节能集成技术、高效干燥技术、软测量与优化控制技术、变频驱动技术的应用能为现代造纸工业的节能减排实现质的突破,减少碳排放量、改善水污染状况。第三,开发与应用过程余热回收集成技术,这样能够降低温室气体的排放,降低大气中的二氧化碳浓度。最后,为了减少制浆方面的污染,扩大造纸原料资源,提高废纸再利用率也是有效的方法之一。其中,以废纸制浆技术为主。废纸制浆主要难题在脱墨技术,即利用脱墨剂(NaOH、Na2CO3、H2O2等)和分散剂(Na2SiO3等)破坏碳墨及颜料粒子在纤维上的粘附力。国际上造纸的废纸用量日益增加,如美国的废纸回收率在30%以上,日本的废纸回收率达43%,英国的废纸回收率达45%。美国明文规定,造纸厂原料投放量必须含25%以上的废纸。近几年,我国废纸利用率也越来越高,广东省的废纸回收率目前已达30%以上。
(3)造纸厂管理机制革新及争取政府扶持
造纸工业应有统一的管理机构和管理体制,严格控制新建厂和扩建厂。目前轻工总会、林业部、农业部均管制浆造纸厂,应相互配合,制定统一的法规。对于日产化学浆50吨以上的制浆造纸厂,产品及经济效益较好的,政府应予扶持,建立碱回收和无污染漂白系统及“三废”处理系统,做到达标排放,文明生产。
2、绿色技术创新下环境容量资源竞争
(1)绿色技术创新与环境容量资源竞争的三种结果(见图1、图2、图3)
图中,横轴代表碳排放量(W),纵轴代表成本和价格(C+P),S与D线分别代表排放量的供给与需求曲线;MAC线(即D线)与MEC线分别代表边际治理成本和边际外部成本线。
从图中可以看出排放权供给曲线和需求曲线的特点:由于政府发放排放许可证的目的是保护环境而不是赢利,因而排放权的总供给曲线S垂直于横轴,表示排放许可证的发放数量不会随价格的变化而变化,但因公众意愿逐步减少。由于排放者对排放权的需求取决于其边际治理成本,所以可以将图中的边际治理成本曲线MAC看成是总需求曲线D,它移动的幅度取决于绿色技术创新的速度和水平。
(2)正确处理环境容量资源竞争与排污权的关系
要正确处理环境容量资源竞争与排污权的关系,首先要改变外延式的增长方式。对于我国这样一个发展中大国来说,经济发展仍然是其首要目标,外延式的增长方式尚未得到根本改变,生态环境恶化仍未得到有效控制。其次要正确处理公众愿望与企业发展的关系。社会公众对环境的要求越来越高,对美好环境的需求越来越强,所能容忍的碳排放量越来越少。第三要适度控制排放权证的发放,对于已经使用的排放权要直接减少排放权总量。以上三点导致政府所能供给的碳排放许可证数量减少,从而排污量越来越少。
3、对造纸工业发展低碳经济的认识
(1)从低碳视角看待造纸工业的发展模式
随着低碳经济的推动和发展以及我国“碳交易”模式的建立和完善,具有低碳运行特色的造纸产业的优势将会越来越受到重视。我们应该用低碳经济的理念、站在低碳经济的高度去审视我国造纸产业,赋予新的概念和认识,构建低碳造纸产业发展模式,推动制定有利发展低碳造纸产业的“碳交易”政策法规,研究造纸产业的低碳技术。
(2)发展低碳造纸工业的关键是节能减排
节能减排是当前发展低碳经济的重要着手点。节能减排关键技术和共性技术的突破,将推动全行业的发展,受益面广,还将带动一批新的产业发展。因此,要加大对研发节能减排共性和关键技术的支持力度,加强产学研结合,提高我国造纸工业节能减排技术水平,使我国造纸行业真正成为低碳行业,为发展低碳经济作出贡献。
(3)加强国际合作,实行科研国际化战略
加强国际合作并实行科研国际化战略目的在于加强与国际领先者的合作,更多地利用国际科技力量。首先,要重视与发达国家合作,发达国家特别是德国和美国,在新能源研发和应用领域已经走过了十多个年头,它们有发展新能源的动力和需求,同时也掌握着世界上最为先进的新能源技术。其次,从长远来讲,也要密切与发展中国家在研究、教育和创新方面的合作。利用中国的研究与创新力量,加强国际交流与合作,为解决气候、资源、健康、安全等全球性问题而努力。科研国际化战略将为中国搭建一个未来对外科技合作的平台,为我们的科研和创新在国际环境中加强协调和信息交流发挥作用。
【参考文献】
[1] 颜小苗:算算你的碳排放[J].大武汉,2010(6).
[2] 环境保护部环境规划院:2009―2020年最行业环境经济形势分析与预测[M].中固标准出版社,2009.
[3] 郇公弟:德国新能源产业10年“蔚然成荫”[N].参考消息,2009-10-15.
[4] 马燕合、黄晶:加快节能减排技术研发,迎接低碳经济到来[J].中国科技产业,2008(3).
