中國草地碳匯功能提升的挑戰和行動對策

摘要：草地生態系統是陸地生態系統的重要組成部分，中國草地資源豐富，碳匯潛力巨大，在“雙碳”戰略目標下，如何發揮和提高草地碳匯能力，助力碳中和目標早日實現，顯得尤為迫切。目前，草地碳匯發展面臨諸多問題和挑戰，草地碳匯功能穩定提升的行動對策仍不清楚。本文綜述了近年來我國草地生態系統碳儲量相關研究成果及碳源匯特征，闡明影響草地生態系統碳匯作用的關鍵因素，系統分析了草地碳匯能力提升所面臨的挑戰，提出應均衡協調草地保護與利用、科學修復退化草地、扶持草地開發低碳增碳產業、強化政策指引、推動草地碳匯交易兌現以及倡導牧區綠色低碳生產生活等草地碳匯能力提升的行動對策，以期通過人類有序的行為活動來挖掘草地固碳潛力，充分發揮其碳匯能力，為實現“碳達峰、碳中和”貢獻草地作用，為全球草地碳匯管理提供中國智慧。

關鍵詞：草地碳匯；功能提升；碳中和；固碳增匯；放牧利用

中圖分類號：S181 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0435（2024）04-0987-08

Challenges and Actions for the Improvement of Grassland Carbon Sink Function in China

ZHANG Yi-ran ZHAO Yi-yang NI Yi-ping ZHANG Ya-nan DING Yong LIU Li

Abstract：Grassland ecosystems are a vital part of terrestrial ecosystems. China′s grasslands are rich in resources and have significant potential as carbon sinks. Therefore，it is urgent to enhance the capacity of grassland carbon sinks to achieve the goal of carbon neutrality as soon as possible，in line with the ‘two-carbon’ strategy. Currently，the development of carbon sinks in grasslands faces numerous challenges and uncertainties. Measures to enhance the function of carbon sinks in grassland ecosystems remain unclear. This paper summarized recent research on the carbon stock of grassland ecosystems in China，including the characteristics of carbon sources and sinks，clarified the key factors that affected grassland ecosystems as carbon sinks and analyzed the challenges of the enhancement of grassland carbon sinks. The proposal recommended balancing and coordinating the protection and utilization of grasslands，scientifically rehabilitating degraded grasslands，supporting the development of grasslands for low-carbon industries，strengthening policy guidelines，promoting carbon trading in grasslands，and advocating for green and low-carbon production and life in pastoral areas.

Key words：Grassland carbon sink;Function improvement;Carbon neutralization;Carbon sequestration and emission reduction;Grazing utilization

隨著二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）等溫室氣體的大量排放，溫室效應加劇，引起了全球生態系統失衡與氣候變化［1］。CO2減排增匯已成為減緩氣候變化的重要途徑之一，如何科學高效地增加陸地生態系統碳匯備受學界關注。草地是陸地生態系統的重要組成部分，約占地球陸地表面積的40%［2］，草地通過植物吸收大氣中的CO2等溫室氣體并將其固定在植被或土壤中［3］，草地碳儲量占全球陸地碳儲量的25.6%，僅次于森林碳儲量［4］，碳匯潛力巨大，對氣候變化和全球碳循環具有重要的調控作用。目前，陸地生態系統固碳增匯研究中，關于森林生態系統碳匯研究多基于地上生物量及其變化來估算，碳蓄積的表現形式比較直觀，研究的模式和方法相對簡單。草地生態系統的碳儲量主要集中于土壤中，大都占到草地生態系統碳儲量的95%以上，加之草地生態類型多樣，利用方式不同，退化等級迥異，尤其是在氣候變化背景下，我們對草地生態系統碳循環的機理往往因生態系統的多樣性、復雜性和生態因子的多變性而難以準確把握，且尚未在實踐中找到穩定高效的草地持續固碳增匯調控路徑，難以支撐草地生態系統在國家“雙碳”戰略中充分發揮真負碳作用，亟待攻克堵點，探明關鍵理論，破解技術難題，為國家重大戰略服務。本文綜述了近年來我國草地生態系統碳儲量研究相關成果及碳源匯特征，闡明影響草地生態系統碳匯作用發揮的關鍵因素，系統分析了草地生態系統碳匯能力提升所面臨的挑戰，提出了相應的行動對策，以期通過人類有序的行為活動來挖掘草地固碳潛力，充分發揮其碳匯能力，為實現“碳達峰、碳中和”貢獻草地作用，為全球草地碳匯管理提供中國智慧。

1 中國草地生態系統碳儲量及碳源匯特征

中國草地占世界草地總面積的7%～8%，占世界草地碳儲量的9%～16%，具有豐富的碳匯資源［5-6］。第三次全國國土調查數據顯示，中國草地面積約2.65億hm2，約占全國土地面積的27.56%，略低于林地面積（約29.6%），并主要集中在西藏、內蒙古、新疆、青海等地區（圖1）。中國草地碳儲量變化對全球氣候變化和碳循環產生著不可忽視的影響［7］，但由于草地面積、估算方法及采用的數據來源差異等，草地生態系統碳儲量估算的結果存在較大差別。21世紀以來，Ni［8］基于碳密度法估算中國草地碳儲量為58.4 Pg C，其中植被4.7 Pg C，土壤53.7 Pg C；Li等［9］基于過程模型估算中國草地生態系統碳儲量為17.3 Pg C，其中包括植被0.6 Pg C，土壤16.7 Pg C；Zhang等［10］基于過程模型估計中國草地碳儲量為59.47 Pg C，其中植物碳儲量為3.15 Pg C，土壤為56.32 Pg C，分別占全球植被碳儲量和土壤碳儲量的1.3%～11.3%和9.7%～22.5%；Tang等［11］基于“碳專項”調查數據估算中國草地碳儲量為25.4 Pg C，其中植被1.4 Pg C，土壤24 Pg C；Yang等［12］綜合以往結果確定中位值和范圍，中國草地碳儲量約為44.1 Pg C（范圍為17.3～59.5 Pg C），主要以土壤有機碳儲量為主，其中植被為1.2 Pg C（范圍為0.6～4.7 Pg C），土壤為37.7 Pg C（范圍為16.7～56.3 Pg C）（表1）。不同草地類型由于植被群落組成不同，土壤類型與特性差異明顯，植被光合產物分配、土壤微生物、土壤有機物殘體生物量等均有較大差異；內蒙古草地土壤碳占系統總碳儲量的93.11%～96.98%，草甸草原、典型草原、荒漠草原和沙質草原的固碳潛力，分別為30.57，18.51，15.85和2.58 kg·m-2，估算單位草地面積增碳幅度，草甸草原為0～25.31 kg·m-2，典型草原為0～3.87 kg·m-2，沙質草原為0～1.45 kg·m-2［13］。

不同研究對中國草地生態系統碳源匯特征存在顯著差異［14-16］。彭云峰等［17］綜合現有研究結果確定我國草地生態系統碳匯中值為13.0 Tg C·a-1（范圍為-3.4～17.6 Tg C·a-1），其中植被和土壤的碳匯中值分別為8.5 Tg C·a-1（范圍為-0.8～17.7 Tg C·a-1）和8.0 Tg C·a-1（范圍為-2.6～28.3 Tg C·a-1）。而從總體來看，中國草地碳源匯特征具有明顯的區域分異特征和時間動態。從空間分布來看，植被碳庫在過去幾十年多數區域呈增加趨勢［18］，而土壤碳庫在不同研究方法得到結果存在差異［14-15］；從時間動態來看，草地植被逐漸由碳匯轉變為碳中性或弱碳源［18-20］，而草地土壤表現為由碳中性逐漸轉變為碳匯［14-15，21-23］。草地碳匯主要發生在天然和利用強度較低的草地類型，占草地碳匯的80%［24］。草地的碳源匯特征與氣候變化、人類活動以及生態保護建設工程實施等密切相關，有效的管理措施和適度的利用方式可以提高草地生態系統碳儲量及碳匯潛力，發揮草地固碳增匯能力。

2 草地生態系統碳匯的影響因素

草地生態系統在全球碳平衡中起著重要的作用，但由于草地生態系統的脆弱性，加之不合理的草地利用方式，導致其對氣候變化響應敏感，從而影響了草地的碳匯功能［25-26］。草地碳循環過程主要包括碳的輸入、儲存和輸出（圖2）。草地生態系統中的碳輸入主要來自于大氣中的二氧化碳和土壤有機碳，植被通過光合作用將二氧化碳轉化為有機物，而土壤有機碳則是由植物死亡后分解產生的腐殖質所形成，這些腐殖質不斷地被根系吸收，供給植物生長所需的營養物質。碳輸出主要包括生物質分解、有機物的氧化、植物生物量凋落、土壤呼吸、微生物的呼吸作用等。這些過程會導致有機物中的碳轉化為二氧化碳、水，最終排放到大氣中。

2.1 氣候因子

增溫、降水以及氮沉降等氣候因子主要是通過草地凈初級生產力和生態系統呼吸影響碳的吸收和釋放，進而影響草地的碳匯功能［27］。氮沉降能夠緩解草地氮限制，提高草地生產力，增強草地固碳能力［28］。增溫能夠影響植物光合能力和生長速率，改變土壤呼吸等進而影響生態系統碳通量［29］。適度的增溫有利于促進草地總碳積累，但過度增溫也會抑制植物生長，減少碳固存。草地碳循環對降水是高度敏感的，其強度、頻度和季節性對其影響是不同的［29-31］，適度降水能夠顯著提高草地生產量，提高草地固碳能力；但降水減少導致的干旱則會降低土壤含水量，降低草地生產力。Chang等［32］進行了1860—2012年的模型研究，結果表明CO2濃度增加、氮沉降和氣候變化對草地碳匯的貢獻分別為85%（占所有驅動因素的平均凈匯）、24%（占所有驅動因素的總凈匯）和22%。不同草地類型對氣候變化的響應也是不同的。在溫帶草地，植物生長主要受到水和氮的限制，降水增加和外源氮的輸入均會提高草地的NEP，增加生態系統碳匯［33-34］。草地植物和土壤碳對氣候因子的響應也是不同的，根據Liu等［35］Meta分析結果表明，氮沉降、氣候變暖、和CO2濃度增加能夠提高草地植被生產力，但對草地碳平衡（凈生態系統生產力NEP）沒有顯著影響，原因可能是氣候因子促進了土壤碳分解過程，而降水的增加和降低對NEP有顯著影響。

2.2 放牧因子

放牧是草地的主要利用方式之一。長期放牧會通過影響草地生態系統的碳循環，進而影響牧草生長和碳儲量等養分循環和生態系統服務功能［36］。放牧家畜主要通過采食、踐踏和排泄三種途徑影響草地的碳循環過程。家畜的選擇性采食會改變植物群落組成和植被生產力進而影響生態學系統碳輸入過程；排泄物的返還可直接作用于土壤有機碳，提高土壤有機碳含量，并且通過改變土壤理化性質、影響枯落物的分解速率，調節土壤微環境間接調控草地碳循環過程［37］；而踐踏會促進植物枯落物進入土壤形成土壤有機質，導致土壤緊實。不同放牧利用強度對草地生態系統碳匯功能的影響是不同的，并且還未有一致結論。過度放牧會導致地表植物群落逆向演替、植被覆蓋度降低、土壤碳流失、碳匯降低等［38-39］；而輕度放牧會改變草地碳輸入的分配，促進草地地下土層碳積累，從而抵消放牧對土壤表層碳含量的負面影響［40］。也有研究表明，放牧（相對于圍封）會降低土壤有機碳含量，提高土壤有機碳的空間異質性［41-43］，緩解大氣氮沉降引起的溫室氣體排放［44］。因草地類型、放牧強度以及放牧年限等因素影響，各地區關于放牧對土壤有機碳固存的影響還未有一致結論，并且不同放牧強度對草地碳源匯特征也有一定影響。

2.3 草地退化

氣候變化和過度放牧等不合理的草地利用方式導致天然草地大面積退化、沙漠化，植被發生逆向演替、土壤有機碳含量下降，碳素輸入量較少，碳匯作用減弱，部分地區草地碳源匯特征改變［17］。目前，中國草地以每年200萬hm2的速度退化，天然草地大面積減少，平均每年減少65～70萬hm2，嚴重退化草地面積近1.8億hm2［45］。防止草地退化演替對維持和提高土壤有機碳和鞏固提升草地碳匯至關重要。草地退化顯著降低高寒草地植物生物量，減少土壤有機碳［46］，在不同退化階段表層土壤（0～30 cm）有機碳儲量動態分析中表明，草地退化導致草地有機碳平均損失48%，并隨著草地退化演替的進行，土壤有機碳耗竭加劇，土壤有機碳儲量的變化在不同草地類型間差異不顯著，但受草地退化階段的影響顯著［47］。草地沙漠化也是草地環境惡化的主要問題之一，在沙漠化過程中，植被蓋度、生產力和土壤養分顯著降低［48-49］，在半干旱高寒草原區隨沙化程度加深，群落蓋度、植物地上和地下生物量以及土壤表層有機碳逐漸降低［50-51］。

2.4 土地利用方式轉變

中國是世界上草地資源最豐富的國家之一，但隨著社會經濟的發展以及人口壓力增大，草地利用方式逐漸發生轉變，礦產挖采、城鎮占用、道路交通、圍欄建設以及適宜開墾、植被生長的草地部分轉為農田、耕地等，導致了草地生態系統功能的變化，植被碳庫減少，土壤有機碳大量釋放。過度開墾放牧是導致草地面積減少的主要原因之一［52］。Wang等［7］通過分析113篇論文的數據發現，過度放牧和自由放牧草地向耕地的轉換導致了土壤有機碳的下降，造成了中國草地有機碳損失的30%～35%。而土地利用變化引起的風蝕顯著降低了半干旱草地生態系統的碳儲量和固碳潛力［53］。基于模型研究結果表明，森林變牧場和草地變農田等土地利用變化造成大氣中大量的碳凈損失，抵消了凈匯的141%［32］。

3 草地生態系統碳匯發展面臨的挑戰

近年來，國內外學者對草地生態系統碳儲量及碳過程開展廣泛研究，并主要集中在不同草地植被類型、氣候變化、草地利用方式以及不同保護建設措施下草地生態系統的碳儲量調查，但由于碳穩定性、碳計量以及系統性問題導致不同研究對中國草地碳源匯特征評估存在顯著差異等問題，草地生態系統碳匯發展面臨諸多問題和挑戰。

3.1 草地碳匯調控機理及增碳機制尚不明確

草地碳匯功能受多種因素影響，氣候變化、草地退化、草地利用以及生態保護、草地修復等保護措施均會影響到草地碳匯，但在多種因素復合情況下，草地碳匯的調控機制和響應機理是不同的，尤其在不同的草地類型，草地碳匯潛力的驅動機制可能不同。目前關于草地碳匯的研究還主要集中在地區碳儲量調查、碳匯大小評估等方面，關于全球氣候變化多因素和人類活動耦合下草地碳匯調控機理和草地生態系統碳循環驅動機制等方面研究還相對缺乏，其調控機理及增碳機制也尚不明確。

3.2 草地生態系統碳計量監測技術和方法體系不健全

草地生態系統碳庫碳儲量清查及其固碳潛力的估算，對于評價陸地生態系統在全球碳循環平衡的地位以及開展草地固碳增匯措施具有重要作用［54］。目前，生態系統固碳潛力估算方法主要有3種：時間序列法、時空替代法和限制因子法；碳儲量（碳密度）的方法主要有兩種：一是基于樣地調查和資料清查估算，二是基于模型估算［55-57］。樣地調查方法工作量較大，適用于小尺度碳儲量估算；清查資料估算誤差大，難以實現空間分布估算。樣點經驗模型和過程模型估算方法存在需求參數多、地表屬性空間分異等問題導致預測估算易造成較大誤差。其次，雖然不同區域碳儲量和固碳潛力的相關研究較多，但研究主要集中在單個生態系統（森林、草地和農田等）或者單一碳庫（植被和土壤碳庫），研究方法多樣且尺度不同，沒有基于同一標準的生態系統碳儲量和固碳潛力估算方法；且由于數據來源不同以及所用的分類系統不同導致結果存在較大差異，系統及區域綜合比較困難。如何精準估算（清查）全國或區域草地生態系統碳儲量及固碳潛力，弄清草地生態系統碳庫的分布格局、固碳能力及碳源匯特征，已成為目前限制草地碳匯精準計量、市場交易的重要難點問題。

3.3 草地碳匯的價格難以真正體現價值

草地生態系統每年能夠固定大量的CO2，具有巨大的生態和經濟價值，但在實際交易中，其價格往往低于實際價值。由于碳匯量核證機制不同，導致各地碳票標準不一致。不同地區所用核證方法、核證單位不同，其科學性、權威性嚴重不夠，本地區得不到其他地區的認可，帶來的碳匯價值也較低。例如，福建一些地區農業碳匯交易價格不到10元一噸。草地碳匯是真負碳，要實現“雙碳”戰略，對真負碳需求量會很大，所以草地碳匯應該有更高的定價，應是現交易價格的5～6倍。

3.4 草地碳增匯的生態補償機制尚未建立

現有生態保護補償機制尚未完全體現碳匯價值。目前，我國已建立覆蓋森林、草地、流域水資源、重點生態功能區等多方面的生態補償機制，但對于生態系統碳固定和碳蓄積價值的補償機制尚不健全，缺少碳匯補償的政策及法律法規，制約了草地資源碳匯價值的實現。現有的生態補償機制資金來源單一、標準偏低，資金主要由中央財政及地方財政投入［58］，沒有建立起多渠道的生態補償機制，相對“均等化”的生態補償機制已經難以解決牧民保護草地的代價付出及效果的差異化問題［59］，降低了牧民參與碳增匯的積極性，影響了我國草地碳增匯的發展。

4 草地碳匯能力鞏固提升行動對策

草地固碳增匯是綜合工程，只有在生態、生產、生活復合系統中的協調運行，才能夠持續、穩定鞏固和提高草地碳匯功能。具體來講，針對草地固碳增匯，需要做好均衡協調草地保護與利用、科學修復退化草地、扶持草地開發低碳和增碳產業、強化政策指引生態保護、推動草地碳匯交易兌現和倡導牧區綠色低碳生產生活。

4.1 做好草地利用與保護的均衡協調，促進草地碳固持能力

堅持“保護中利用，利用中恢復”的草地保護性利用科學理念，依法落實草地禁牧和草畜平衡，按要求執行季節性休牧、輪牧制度，從根本上遏制草地繼續退化勢頭，促進草地碳固持。科學厘定草地合理載畜量，根據特定區域草地產草量和可食牧草比率，做到以草定畜、超載減畜、減壓降負，推進草地畜牧業生產從“多養”向“精養”轉變，實現生態效益與經濟效益雙提升，促進草地可持續利用。

4.2 科學修復退化草地，提高有限水資源持續增碳效率

堅持科學綠化，量水而行，以水定綠、宜灌則灌、宜草則草的科學原則，針對不同退化沙化程度的草地，因地制宜、分類施策，合理布局生態修復工程項目，尤其是重要生態功能區和生態退化嚴重地區，要做好與草原生態保護補助獎勵政策的銜接，劃定為禁牧區，將生態修復工程項目向禁牧區傾斜。加快嚴重退化草地的免耕補播修復，在不破壞或少破壞原有植被的前提下，合理選擇鄉土植物種加速植被改良，提高草地植被蓋度、增加產草量，實現生態環境改善，提高草地增碳效率。

4.3 扶持草地開發低碳、增碳產業，實現增收增碳雙贏

大力扶持草地開發低碳、增碳產業。在水資源充足，土地條件允許，技術保障能力較好的地區，發展優質穩產人工飼草地；推動良種業發展，建設優異鄉土草種和高固碳植物擴繁基地，在人工草地建設中提升草地碳匯能力。建立家庭牧場循環體系，實現低碳、零碳牧場。在生態紅線范圍外，依靠良好的生態資源，有序推進“綠水青山”向“金山銀山”轉化，鼓勵打造一批草地旅游景區、度假地和精品旅游線路，推動草地旅游和生態康養產業發展［60］，實現增收增碳雙贏。

4.4 強化政策指引，提高草原生態保護政策的增碳作用

應在草原生態保護政策中明確草地碳增匯的目標、任務和措施，政策應包括草地保護、恢復、管理和監管等方面的內容，根據草地質量、退化現狀等合理劃定禁牧區和草畜平衡區，加強綜合執法監督管理，打擊草畜平衡區超載放牧和禁牧區、休牧期偷牧行為，提高農牧民草地保護意識，實現從“要我保護”向“我要保護”轉變，確保草地生態系統的健康和穩定。加強草原生態保護政策的宣傳和培訓，提高各級政府、企業和公眾對政策的認知度和理解力。通過宣傳和培訓，可以增強各方對草地碳增匯重要性的認識，提高其參與度和積極性。增加對草地碳增匯項目的資金投入和技術支持，為項目提供必要的保障。此外，還應推動草地碳增匯項目的市場化和創新發展，鼓勵金融機構、企業和社會資本參與其中，從而促進草地碳增匯項目的可持續發展。

4.5 推動草地碳匯交易兌現，增強保護草地主體積極性

建立全國和具備區域特點的草地碳匯交易平臺，推進草地碳匯的開發、管理和交易［61］；借鑒已有交易市場建設的經驗，逐步完善草地碳匯多元化、市場化價值實現機制，推動草地碳匯交易兌現。鼓勵各類社會企業、團隊和個人參與草地固碳增匯行動，增強保護草地主體積極性。積極推動草地碳匯相關的碳金融產品與服務創新，鼓勵相關機構支持企業參與合規碳交易。因地制宜建立草地碳普惠機制、草地碳匯銀行、碳匯公益基金等。同時，加強碳金融市場監管，加強信息披露，減少草地碳金融交易的信用風險。

4.6 加強草地增碳減排宣傳，提倡綠色低碳生產生活

倡導牧區低碳生活方式，重視碳達峰、碳中和宣傳，鼓勵和引導牧民參與減排。倡導牧區低碳生活，提倡減少牲畜糞便燃燒，鼓勵牲畜糞便還田。優化家庭畜牧業生產經營，調優家畜數量和結構，減少草地壓力，多維度促進生態系統增碳減排。及時淘汰老弱病殘畜，倡導少養精養，減少溫室氣體排放。保持草畜平衡，提高草畜轉化效率，增加土壤甲烷氧化菌豐度，促進草地土壤甲烷吸收。在家畜飼喂方面，重視家畜食量調制和綠色甲烷調控劑的使用，減少動物甲烷排放。

5 結論與展望

中國政府提出“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和”的宏偉目標，如何盡快實現“雙碳”目標是當前政府與研究學者普遍關注的重大問題。草地生態系統碳匯潛力巨大，在當前“雙碳”戰略目標下，如何提高和發揮我國草地生態系統碳匯的能力，助力碳中和目標早日實現，顯得尤為迫切。應均衡協調草地保護與利用、科學修復退化草地、扶持草地開發低碳、增碳產業、強化政策指引、推動草地碳匯交易兌現以及倡導牧區綠色低碳生產生活等，克服草地生態系統碳匯發展的困難，完善和落實草地碳匯功能提升技術和戰略路徑，最終服務于國家“碳中和”的長期愿景目標。

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（責任編輯 彭露茜）

收稿日期：2023-09-25；修回日期：2024-01-24

基金項目：內蒙古自治區科技計劃項目（2019ZD008；2020ZD0020；2023KYPT0006）；鄂爾多斯市科技重大專項（ZD20232305）；中央級公益性科研院所基本科研業務費專項（1610332022007）；內蒙古自治區自然科學基金項目（2022QN03004）；內蒙古自治區2021年度引進高層次人才科研支持（2022NMRC007）資助

作者簡介：張一然（1996-），女，漢族，內蒙古呼和浩特人，碩士生研究生，主要從事草地生態與牧區可持續管理研究，E-mail：irenezhang1996@foxmail.com；*通信作者Author for correspondence，E-mail：liuli@caas.cn