林地开发耕地过程中碳损失、碳减缓及碳补偿研究

摘要

林地开发耕地作为早期主要土地整治形式之一，曾经有着广泛的应用。但是不同的发展阶段，土地整治的追求目标也不一致。如今，土地整治目标已经从单纯的新增耕地指标演化为城乡土地利用价值（经济价值、社会价值和生态价值）的最大化。在此过程中，林地开发耕地对项目区生态环境的破坏逐渐得到重视，其造成的水土流失严重、生物多样性锐减等生态问题已经成为共识。然而，在全球气候变化日益严峻的背景下，林地开发耕地对项目区碳库的影响却并未得到重视，亟需展开相关研究。林地开发耕地过程涉及到碳库储量丰富的林地，开发过程中碳库变化明显，可以为其他类型土地整治的碳库研究提供借鉴意义。
　　 本论文以林地开发耕地对项目区碳库影响展开研究，分别从理论分析、案例实证角度论证了林地开发耕地过程是一个碳库损失过程，并提出具体的碳减缓措施和碳补偿措施来减少、弥补这种碳库损失。总体上看，本论文是以碳循环视角来重新审视林地开发耕地过程，并以项目区碳库储量变化为研究脉络。主要研究过程和结论可以概括如下:
　　 1、林地开发耕地过程存在碳库损失。从理论视角分析了林地开发耕地过程对项目区碳库的影响，指出林地开发耕地是森林生态系统转交为农田生态系统、林地碳库转变为耕地碳库的过程。鉴于植被碳库、枯落物碳库、土壤有机碳库等各分碳库的变化情况，作出林地开发耕地过程存在碳库损失的理论判断。为了验证该理论判断，以陆地生态系统碳库计量方法为基础，改进了基于抽样调查的实验室估算碳库方法，构建了基于元分析的碳密度估算碳库方法。其中，前者适用于开发规模大、预算成本高、精确度要求高的项目碳库估算，后者适用于开发规模小、预算成本小、精确度要求适中的项目碳库估算。借助基于元分析的碳密度估算碳库方法，从案例实证视角分析了长兴县林地开发耕地项目的碳库变化情况，验证了林地开发耕地过程确实存在碳库损失（69.6558公顷的项目区开发后碳库损失1421.75吨）。
　　 2、林地开发耕地过程可以采用碳减缓措施减少碳库损失。虽然林地开发耕地过程中碳库损失无法避免，但可以通过合适的碳减缓措施加以减少。从探讨林地开发耕地碳库损失的影响因素出发，提出项目立项阶段、施工阶段和管护阶段的碳减缓措施。项目立项阶段碳减缓的关键在于项目区的筛选，根据林木种类、林龄、林分密度和农作物种类、土壤发育情况等因素筛选出开发前林地碳库最低、开发后耕地碳库最高的项目区;项目施工阶段的碳减缓措施在于减少土地平整工程、农田水利工程、田间道路工程等损失碳库的工程量，增加防护林工程、地力培肥工程等提升碳库的工程量;项目管护阶段的碳减缓措施在于因地制宜地选择合理的种植制度、耕作措施、灌溉类型和施肥方式，以增加土壤有机碳输入，降低土壤有机碳分解，提升开发后耕地碳库。
　　 3、林地开发耕地过程可以采用碳补偿措施弥补碳库损失。碳减缓措施可以有效减少林地开发耕地过程中碳库损失，但却无法完全避免。为此，引入“碳中和”和“生态补偿”理念，提出林地开发耕地过程中碳库平衡（即项目开发过程中零净碳损失）目标。在此背景下，提出林地开发耕地的碳补偿体系，通过造林、再造林等碳补偿项目来弥补林地开发耕地项目碳减缓措施后剩余的碳库损失，以实现林地开发耕地过程的碳中和与生态补偿。
　　 4、碳循环视角下林地开发耕地有新的政策建议。碳循环视角下的林地开发耕地过程是以稳定项目区碳库储量为目标，不同于既有管理政策目标。基于前述研究，提出林地开发耕地的项目管理政策修正和林地开发耕地的市场交易政策创新。项目管理政策修正中，将稳定项目区碳库储量纳入林地开发耕地项目管理目标，以合适的碳减缓措施来完善现有项目管理政策，尤其是后期项目管护政策。市场交易政策创新中，将新增耕地指标和碳补偿指标共同纳入交易机制中，修正现有耕地保护和生态保护政策。具体来说，以林地开发耕地项目新增耕地指标来补充建设占用的耕地，实现耕地保护目标;以造林、再造林等碳补偿项目新增碳库指标来补充林地开发耕地项目损失的碳库储量，实现生态保护目标。

目录

声明

致谢

摘要

表索引

图索引

1 绪论

1．1 研究背景与依据

1．1．1 气候变化是影响全球可持续发展的共同因素

1．1．2 土地利用变化是影响气候变化的关键因素

1．1．3 林地开发耕地过程是影响项目区碳库的典型代表

1．1．4 碳减缓和碳补偿是稳定项目区碳库的有效措施

1．2 研究目的与意义

1．2．1 研究目的

1．2．2 研究意义

1．3 研究框架与技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究方法

1．3．3 研究技术路线

2 国内外相关文献研究述评

2．1 土地整治与生态环境的相关研究进展

2．1．1 国外相关研究

2．1．2 国内相关研究

2．2 碳库变化与碳减缓的相关研究进展

2．2．1 国外相关研究

2．2．2 国内相关研究

2．3 碳补偿与生态补偿的相关研究进展

2．3．1 国外相关研究

2．3．2 国内相关研究

2．4 研究述评

3 林地开发耕地的碳库损失：理论、方法与实证

3．1 核心概念和研究尺度界定

3．1．1 林地开发耕地

3．1．2 碳循环

3．1．3 碳库和碳密度

3．1．4 研究时间尺度

3．1．5 研究空间尺度

3．2 林地开发耕地碳库变化的理论初判

3．2．1 植物碳库

3．2．2 枯落物碳库

3．2．3 土壤有机碳库

3．3 林地开发耕地碳库变化的估算方法

3．3．1 陆地生态系统碳库估算方法

3．3．2 林地开发耕地碳库变化估算方法选择

3．4 基于抽样调查的实验室估算碳库方法改进

3．4．1 抽样调查方法

3．4．2 项目开发前林地碳库估算

3．4．3 项目开发后耕地碳库估算

3．4．4 林地开发耕地的实验室估算碳库体系

3．5 基于元分析的碳密度估算碳库方法构建

3．5．1 元分析方法

3．5．2 碳密度的区域特征

3．5．3 开发前林地的碳密度估算参数

3．5．4 开发后耕地的碳密度估算参数

3．5．5 林地开发耕地的碳密度估算碳库体系

3．6 案例实证：长兴县林地开发耕地项目

3．6．1 研究区概况和代表性

3．6．2 林地开发耕地项目背景

3．6．3 林地开发耕地碳库变化的估算

3．6．4 项目开发前后的碳库对比

3．7 本章小结

4 林地开发耕地的碳减缓

4．1 项目立项阶段

4．1．1 低林地碳库储量的项目区筛选

4．1．2 高耕地碳库储量的项目区筛选

4．2 项目施工阶段

4．2．1 土地平整工程

4．2．2 农田水利工程

4．2．3 田间道路工程

4．2．4 防护林工程

4．2．5 地力培肥工程

4．3 项目管护阶段

4．3．1 种植制度

4．3．2 耕作措施

4．3．3 灌溉类型

4．3．4 施肥方式

4．4 本章小结

5 林地开发耕地的碳补偿

5．1 株地开发耕地碳补偿的提出和演化

5．1．1 碳补偿的本源

5．1．2 生态补偿的引入

5．1．3 碳补偿的演化

5．2 林地开发耕地的碳补偿目标：碳库平衡

5．3 林地开发耕地的碳补偿体系

5．3．1 补偿原则

5．3．2 补偿主体

5．3．3 补偿标准

5．3．4 补偿方式

5．4 林地开发耕地碳补偿的意义

5．4．1 实现项目开发前后碳库的平衡

5．4．2 实现林地开发耕地项目规模的控制

5．4．3 实现区域内土地利用结构的优化

5．4．4 实现耕地保护和生态保护的有机结合

5．5 本章小结

6 碳循环视角下的林地开发耕地政策建议

6．1 林地开发耕地的项目管理政策修正

6．1．1 项目立项政策

6．1．2 项目施工政策

6．1．3 项目管护政策

6．2 林地开发耕地的市场交易政策创新

6．2．1 土地整治体系的现实困境

6．2．2 林地开发耕地的市场交易机制

6．3 本章小结

7 研究结论与展望

7．1 研究主要结论

7．2 可能的创新之处

7．3 进一步研究方向

参考文献

作者简历