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森林和农田生态系统作为陆地生态系统的重要组成部分,在减缓或者增加大气温室气体浓度中具有重要的作用。林业生产中的造林、营林、灾害控制和木材调减等管理活动,农业生产中的施肥和秸秆还田等措施都能够增加森林和农田生态系统的碳贮量。然而,管理措施中化石燃料等物资的使用也会造成温室气体的排放。在全面评估我国森林生态系统碳动态基础上,分析了人类活动对森林生态系统碳动态的整体影响,通过建立森林碳计量与净减排核算方法(Carbon Accounting and Net Mitigation of Forest,CANM-Forest)和农田碳计量与净减排核算方法(Carbon Accounting and Net Mitigation of Cropland,CANM-Cropland),分析了各项具体的管理措施对森林和农田生产过程中温室气体收支的影响,明确了减缓森林和农田生产碳排放的有效地管理措施。主要研究结果如下: (1)1977-2013年我国森林植被碳贮量和碳密度分别增长了2729Tg C和7.7Mg C ha-1,这主要是由于造林和森林保护工程引起的,其中森林面积扩张对植被碳贮量增加的贡献达到60.0%。研究期间,44.2-54.6%的植被碳贮量分布在黑龙江、云南、内蒙古和四川四个省份;碳密度由人口稠密的东南地区向人口稀少的东北和西部地区增加。另外,人口密度与植被碳密度呈显著负相关关系,空间上植被碳密度随着人口密度的增加而显著降低。由于经济发展、造林和森林保护工程的实施,1998年之后人口密度增长导致森林植被碳密度降低的程度减少。 2000-2014年我国森林火灾、病虫鼠害和采伐造成的碳排放量为63.9Tg Ce yr-1,碳排放抵消了32.0%的森林植被碳汇。采伐是造成我国森林生态系统植被碳排放的主要因素,而不同区域的主要因素不同。华北、东北、华东、中南和西南地区采伐是造成碳排放的主要因素。西北地区病虫鼠害是碳排放的主要因素。木材调减和病虫鼠害防治可以减缓3.8Tg Ce yr-1的碳排放,提高了2.9%的植被碳汇。从全国来看病虫鼠害防治对碳汇的改善作用较大。从区域来看华北、东北、西南和西北地区木材调减对碳汇的改善作用较大;华东和中南病虫鼠害防治对碳汇的改善作用较大。病虫鼠害防治和木材调减是减缓我国森林生态系统植被碳排放的重要措施,并应在不同区域有针对性的进行实施。 (2)2000-2014年我国森林生产的温室气体排放为17.7Tg Ce yr-1,温室气体排放抵消了8.5%森林植被碳汇和术材碳汇以及薪材替代碳减排量,导致森林生产净碳汇为189.8Tg Ce yr-1。15年来我国森林生产的温室气体排放增长了12.8Tg Ce,这主要是由造林引起的。森林资源利用是我国森林生产温室气体排放的主要原因,而不同区域的主要排放因素不同。西南和西北地区造林是温室气体排放的主要因素;华北、东北、华东和中南地区资源利用是温室气体排放的主要原因。降低木材产量、改善化石燃料生产和利用效率以及发展薪炭林是减缓我国森林生产温室气体排放的重要措施,并应在不同区域有针对性的进行实施。 (3)2000-2015年我国主要农作物生产温室气体排放量为133.3Tg Ce yr-1。施肥是我国农作物生产温室气体排放的主要因素。16年来主要农作物生产净温室气体排放仅增加了1.9%。70.6%的净温室气体集中在南部。过去16年随着秸秆还田和氮肥施用的土壤固碳量提高,我国单位面积和单位产量净温室气体排放分别降低了9.7%和30.4%。区域上,东北和西北地区由于施肥因素、北部由于机械作业、南部由于稻田CH4排放,导致区域温室气体排放量增加了9.1%-65.0%。然而单位产量净温室气体排放降低了15.0%-47.0%。提高氮肥利用效率和扩大秸秆还田面积比例降低了25.3Tg Ce yr-1温室气体排放,是减缓我国农田温室气体排放的重要措施,并应在不同区域结合其他措施共同实施。 因此,优化森林和农田管理措施,加强有利于增加碳固定的森林生产中的造林、营林、灾害防控、木材调减和发展薪炭林等措施,以及农业牛产中的秸秆还田和提高肥力利用效率等措施;同时改善化石燃料及其相关产品生产和利用效率都是未来我国森林和农田管理中减缓温室气体排放的重要措施。