浙江省安吉縣水土保持措施碳匯效益評(píng)估

［關(guān)鍵詞］ 碳匯；效益評(píng)估；水土保持；安吉縣；浙江省

［摘 要］ 通過安吉縣2022年度水土保持措施的分類統(tǒng)計(jì)、調(diào)查和試驗(yàn)，獲取相關(guān)指標(biāo)參數(shù)，采用碳匯速率法估算了全縣水土保持碳匯效益，結(jié)果表明：安吉縣2022年水土保持措施的全口徑碳匯效益為710 441.58 t/a，其中措施碳匯效益占62.63%，保土碳匯效益占37.37%；水土保持林地對(duì)碳匯效益的貢獻(xiàn)最大，占總碳匯效益的84.01%，重點(diǎn)工程碳匯效益99.24%來自于林地的封禁治理措施；水土保持基本農(nóng)田碳匯效益占總碳匯效益的14.85%，其中50.38%來自于其保土碳匯效益；水土保持草地由于其面積小，因此碳匯效益占比也小。安吉縣可以采取改變低效土地利用類型，增加高效碳匯林地，提升林地凈生產(chǎn)力等方式進(jìn)一步提升水土保持碳匯效益。

［中圖分類號(hào)］ S157 "［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A "DOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2024.10.016

［引用格式］ 裘濤，李鋼，郭秀琴，等.浙江省安吉縣水土保持措施碳匯效益評(píng)估［J］.中國水土保持，2024（10）：59-63.

氣候變化是全球面臨的重要環(huán)境問題，我國在應(yīng)對(duì)氣候變化方面提出了多項(xiàng)國家戰(zhàn)略。自從我國提出“碳達(dá)峰、碳中和”的目標(biāo)以來，國家及社會(huì)各層面高度重視碳匯研究，水利部也提出要研究水土保持碳匯能力［1］，并組織開展水土保持碳匯能力核算試點(diǎn)［2-4］。由此可見，水土保持碳匯效益評(píng)估是新時(shí)期水土保持實(shí)現(xiàn)碳中和戰(zhàn)略的重要工作內(nèi)容。

雖然水土保持的最初作用并不是為了減緩全球氣候變化［5］，但其采取的一系列措施通過改變微地形、地表植被及其結(jié)構(gòu)、土地利用方式等，從植被、土壤、蓄水保土等方面對(duì)不同碳庫間的二氧化碳循環(huán)產(chǎn)生影響。水土保持措施可以改善土壤環(huán)境，調(diào)節(jié)水、肥、氣、熱，促進(jìn)植被生長發(fā)育，提高生態(tài)系統(tǒng)生物量，增加植被和土壤對(duì)二氧化碳的固定［6］；同時(shí)，水土保持措施可以改變微地形，增加植被覆蓋度，攔蓄泥沙，降低土壤侵蝕強(qiáng)度，減少因土壤流失導(dǎo)致的碳排放［7］。可見，水土保持在二氧化碳循環(huán)中起著積極的作用。本研究以安吉縣為研究區(qū)，基于最新的水土保持和農(nóng)田調(diào)查結(jié)果，通過水土保持措施分類、固碳速率和保土定額測(cè)定及文獻(xiàn)查閱，確定不同水土保持措施的相關(guān)參數(shù)，并按照因地制宜的原則對(duì)安吉縣水土保持碳匯效益進(jìn)行評(píng)估。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于浙江省西北部的安吉縣，是世界著名的竹子之鄉(xiāng)和中國白茶之鄉(xiāng)，全縣面積1 886 km2。地勢(shì)西南高、東北低，海拔大多為500～800 m，龍王山海拔1 587.4 m，屬浙北最高峰，整體呈畚箕形的輻聚狀盆地地形。屬于北亞熱帶南緣季風(fēng)氣候區(qū)，光照充足，氣候溫和，雨量充沛，四季分明，多年平均降水量1 485.4 mm，大部分集中在4—9月，多年平均氣溫15.7 ℃，極端最高氣溫40.8 ℃，極端最低氣溫-17.4 ℃。土壤類型主要有紅壤、黃壤、巖性土、潮土、水稻土等，山地和丘陵主要為黃紅壤，平原地區(qū)主要為潴育水稻土。植被區(qū)劃屬亞熱帶東部常綠闊葉林亞區(qū)，區(qū)域森林覆蓋率達(dá)70%，其中竹林面積約占全縣總面積的1/3。

2 數(shù)據(jù)收集與評(píng)估方法

2.1 數(shù)據(jù)收集

根據(jù)安吉縣水土保持遙感解譯結(jié)果，統(tǒng)計(jì)整理了不同水土保持措施的面積，通過文獻(xiàn)查閱、植被監(jiān)測(cè)、小區(qū)觀測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查等方法獲取了不同類型水土保持措施評(píng)估指標(biāo)的碳匯速率、保土定額、土壤有機(jī)質(zhì)含量等。碳匯能力評(píng)價(jià)指標(biāo)及參數(shù)取值見表1（表中保土定額和有機(jī)質(zhì)含量數(shù)據(jù)來源于參考文獻(xiàn)［8］～［11］）。

2.2 評(píng)估方法

水土保持措施碳匯效益是指符合水土保持相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與流程的水土保持措施開始發(fā)揮水土保持效益后，其相對(duì)于未實(shí)施水土保持措施情境的固碳和保土固碳能力［12-14］。根據(jù)生態(tài)環(huán)境部頒布的《陸地生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)總值（GEP）核算技術(shù)指南》等［15-16］，結(jié)合統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)類型和研究區(qū)實(shí)際情況，將研究區(qū)水土保持措施分為林地、草地、基本農(nóng)田三大類，采用碳匯速率法計(jì)算不同水土保持措施的碳匯效益，計(jì)算公式為

TCO2=FC+GC+CC+SC（1）

式中：TCO2為水土保持措施總碳匯效益（即總碳匯量，以CO2當(dāng)量計(jì)算），單位t/a；FC、GC、CC、SC分別為林地碳匯效益、草地碳匯效益、基本農(nóng)田碳匯效益和保土碳匯效益（以CO2當(dāng)量計(jì)算），單位t/a。

2.2.1 林地碳匯效益

水土保持林地碳匯效益是指通過水土保持措施的實(shí)施，林地內(nèi)的林木及其賴以生存的土壤對(duì)二氧化碳的固定量，主要包括喬木林、灌木林、封禁治理林、經(jīng)果林4種林地類型。水土保持林地碳匯效益計(jì)算公式為

FC=α×（RA×AA+RS×AS+RC×AC+RE×AE）×（1+β）（2）

式中：RA、RS、RC、RE分別為水土保持喬木林、灌木林、封禁治理林、經(jīng)果林的碳匯速率，單位t/（hm2·a）；AA、AS、AC、AE分別為水土保持喬木林、灌木林、封禁治理林、經(jīng)果林面積，單位hm2；α為碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳的轉(zhuǎn)化系數(shù)，α=11/3；β為土壤固碳系數(shù)，根據(jù)《陸地生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)總值（GEP）核算技術(shù)指南》，取值為0.646。

2.2.2 草地碳匯效益

水土保持草地碳匯效益是指通過水土保持措施的實(shí)施，草地土壤對(duì)二氧化碳的固定量。根據(jù)草地生態(tài)系統(tǒng)的生長特點(diǎn)，草地植被每年成熟后大多會(huì)枯萎，其固定的碳隨著葉片的凋落返還到大氣或進(jìn)入土壤中，因此不考慮草地植被的碳匯量，則水土保持草地碳匯效益計(jì)算公式為

GC=α×RGS×AG（3）

式中：RGS為草地土壤碳匯速率，單位t/（hm2·a）；AG為草地面積，單位hm2。

2.2.3 基本農(nóng)田碳匯效益

水土保持基本農(nóng)田碳匯效益是指通過水土保持措施的實(shí)施，基本農(nóng)田土壤對(duì)二氧化碳的固定量。考慮到農(nóng)田大多種植的是可食用植物，每年都會(huì)被收獲并通過動(dòng)物或人類將碳返還到大氣或進(jìn)入土壤中，因此不考慮農(nóng)田植被的碳匯效益，則水土保持基本農(nóng)田碳匯效益計(jì)算公式為

CC=α×（RNMS×ANM+RCMS×ACM+RSMS×ASM）（4）

式中：RNMS、RCMS、RSMS分別為無固碳措施、使用化肥和秸稈還田的農(nóng)田土壤固碳速率，單位t/（hm2·a）；ANM、ACM、ASM分別為無固碳措施、使用化肥和秸稈還田的農(nóng)田面積，單位hm2。

2.2.4 保土碳匯效益

水土保持措施的保土碳匯效益是指由于水土保持林地、草地和基本農(nóng)田的建設(shè)和保護(hù)，相對(duì)于裸土地減少土壤流失而保存下來的碳（流失的土壤中含有碳）。保土碳匯效益計(jì)算公式分別為

SC=α×SFS+SGS+SCS×φ（5）

SFS=QA×AA×ωA+QS×AS×ωS+QC×AC×ωC+QE×AE×ωE（6）

SGS=QG×AG×ωG（7）

SCS=QNM×ANM×ωNM+QCM×ACM×ωCM+QSM×ASM×ωSM（8）

式中：SFS、SGS、SCS分別為水土保持林地、草地和基本農(nóng)田土壤中的有機(jī)質(zhì)總量，單位t/a；φ為土壤有機(jī)質(zhì)和土壤有機(jī)碳轉(zhuǎn)換系數(shù)，一般采用Van Bemmelen因數(shù)，取值為0.58；

QA、QS、QC、QE、QG分別為水土保持喬木林、灌木林、封禁治理林、經(jīng)果林、草地的保土定額，單位t/（hm2·a）；ωA、ωS、ωC、ωE、ωG分別為水土保持喬木林、灌木林、封禁治理林、經(jīng)果林、草地的土壤有機(jī)質(zhì)含量；QNM、QCM、QSM分別為無固碳措施、使用化肥和秸稈還田的農(nóng)田保土定額，單位t/（hm2·a）；ωNM、ωCM、ωSM分別為無固碳措施、使用化肥和秸稈還田的農(nóng)田有機(jī)質(zhì)含量，單位%。

3 結(jié)果與分析

經(jīng)計(jì)算可得，2022年安吉縣全口徑水土保持措施碳匯效益為710 441.58 t/a，重點(diǎn)工程水土保持措施碳匯效益為1 136.67 t/a。從各項(xiàng)措施的碳匯效益來看，全口徑措施中，林地、草地和基本農(nóng)田的碳匯效益占比分別為84.01%、1.14%和14.85%，重點(diǎn)工程的碳匯效益幾乎全部來自于林地（見表2）。

安吉縣水土保持措施的碳匯效益主要來源于措施固碳和保土固碳。在兩種碳匯效益構(gòu)成方式上，措施碳匯效益占全口徑總碳匯效益的62.63%，保土碳匯效益占全口徑總碳匯效益的37.37%，其中林地保土碳匯效益是其措施碳匯效益的54.38%，草地、基本農(nóng)田的保土碳匯效益分別是其措施碳匯效益的34.64%和101.51%。重點(diǎn)工程的保土碳匯效益占重點(diǎn)工程總碳匯效益的25.74%，其中林地保土碳匯效益是其措施碳匯效益的34.63%，基本農(nóng)田保土碳匯效益是其措施碳匯效益的377.78%。由此可見，基本農(nóng)田保土碳匯效益對(duì)其總碳匯效益的貢獻(xiàn)比非常大。

3.1 林地碳匯效益評(píng)估結(jié)果

表3為安吉縣2022年不同水土保持林地的碳匯效益。由表3可知，2022年度全口徑水土保持林地碳匯效益為596 873.20 t/a，重點(diǎn)工程碳匯效益為1 136.24 t/a。全口徑經(jīng)果林、喬木林、封禁治理林和灌木林碳匯效益占比分別為3.66%、96.00%、0.27%和0.07%。由此可以看出，全口徑喬木林的碳匯效益遠(yuǎn)高于其他林地，是林地碳匯效益的主要貢獻(xiàn)者，主要原因是喬木林面積占比較大。

重點(diǎn)工程喬木林、封禁治理林和灌木林碳匯效益占比分別為0.62%、99.24%和0.14%。封禁治理是安吉縣主要的林地治理措施，其碳匯效益也主要通過封禁治理體現(xiàn)。

全口徑林地保土碳匯效益占林地總碳匯效益的35.22%，其中經(jīng)果林、喬木林、封禁治理林和灌木林保土碳匯效益分別是其對(duì)應(yīng)的措施碳匯效益的2.72%、57.40%、34.39%和223.97%。重點(diǎn)工程林地保土碳匯效益占其總碳匯效益的25.72%。

3.2 草地碳匯效益評(píng)估結(jié)果

根據(jù)碳匯效益估算結(jié)果，安吉縣2022年度全口徑水土保持草地碳匯效益為8 072.93 t/a，占總碳匯效益的1.14%；重點(diǎn)工程無植草措施，未產(chǎn)生草地碳匯效益。單純的草地生態(tài)系統(tǒng)在安吉縣水土保持措施中的面積占比非常小（1.04%），因此其發(fā)揮的碳匯效益也有限，但在營造水土保持林地初期，配合植草可以起到良好的水土保持效果，并發(fā)揮保土碳匯效益。

3.3 基本農(nóng)田碳匯效益評(píng)估結(jié)果

表4為安吉縣2022年基本農(nóng)田碳匯效益。由表4可知，2022年度全口徑基本農(nóng)田碳匯效益為105 495.45 t/a，其中施用化肥、秸稈還田、無固碳措施的農(nóng)田碳匯效益占比分別為88.15%、1.92%和9.93%；重點(diǎn)工程基本農(nóng)田碳匯效益為0.43 t/a，只有施用化肥和秸稈還田兩種類型，其碳匯效益占比分別為88.37%和11.63%。由此可以看出，施用化肥的碳匯效益遠(yuǎn)高于秸稈還田的碳匯效益，主要是由于施用化肥的農(nóng)田面積占比較大，故產(chǎn)生的總效益較高。

全口徑基本農(nóng)田保土碳匯效益占基本農(nóng)田總碳匯效益的50.38%，其中施用化肥、秸稈還田和無固碳措施的保土碳匯效益分別為其對(duì)應(yīng)措施碳匯效益的101.01%、93.12%和107.88%；重點(diǎn)工程農(nóng)田保土碳匯效益占其總碳匯效益的79.07%。

4 結(jié)論與討論

水土保持措施不僅能夠起到良好的蓄水保土效益，還能夠有效改善生態(tài)系統(tǒng)的組成并對(duì)增加區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)碳匯具有較大潛力。準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)各類水土保持措施面積，科學(xué)測(cè)定與合理確定不同類型措施的固碳速率和保土能力并估算其碳匯效益是實(shí)現(xiàn)水土保持雙碳目標(biāo)的重要基礎(chǔ)工作。

2022年安吉縣全口徑水土保持措施面積140 456.00 hm2，占安吉縣國土面積的74.47%。在水土保持措施類型中，林地面積最大，占水土保持措施面積的83.26%。全口徑水土保持措施碳匯效益為710 441.58 t/a，重點(diǎn)工程碳匯效益占其中的0.16%；不同水土保持措施類型中，林地對(duì)碳匯效益的貢獻(xiàn)為84.01%，與其面積比例相當(dāng)，全口徑林地的保土碳匯效益約占其總碳匯效益的35.22%，可見水土保持措施的保土碳匯效益貢獻(xiàn)比較明顯；草地的碳匯效益總量不大，占總碳匯效益的1.14%，與其所占面積比例（1.04%）大致相當(dāng)；基本農(nóng)田的碳匯效益占總碳匯效益的14.85%，其中50.38%來源于其保土碳匯效益。

然而，不同區(qū)域的自然條件差異很大，水土保持措施類型及其質(zhì)量不盡相同，碳匯估算時(shí)采用的相關(guān)參數(shù)也可能不一致，導(dǎo)致不同區(qū)域水土保持碳匯核算結(jié)果存在差異。根據(jù)相關(guān)研究成果［1，16］，全國2020年新增水土保持林地加權(quán)平均碳匯能力為2.19 t/hm2，而安吉縣水土保持林地加權(quán)平均碳匯能力只有0.55 t/hm2。雖然各種差異對(duì)不同區(qū)域的碳匯能力產(chǎn)生影響，但總體而言，安吉縣水土保持林地的碳匯能力是比較低的，有待進(jìn)一步提升。

分析可得，安吉縣林地是碳匯的主要貢獻(xiàn)者，也是面積最大的水土保持措施類型，因此提升安吉縣的水土保持碳匯能力可以從提升林地的碳匯效益入手。一種途徑是通過限制砍伐現(xiàn)有林地、改變低效碳匯土地利用類型、增加高效林地面積來實(shí)現(xiàn)碳匯能力的提升，例如對(duì)現(xiàn)存的一些荒山荒地、不適宜農(nóng)業(yè)耕種的地段，可以恢復(fù)為天然林或人工林。有關(guān)研究表明安吉縣森林的年齡結(jié)構(gòu)為幼齡型，其碳匯潛力具有提升空間［16］，因此另一種途徑是采取擴(kuò)大封禁治理范圍、人工改造純林結(jié)構(gòu)等方式增加森林凈生產(chǎn)力，提高林地碳匯效益。雖然草本植被的碳匯能力相對(duì)比較弱且在本研究中尚未考慮草本植被的碳匯能力，但它也有著自己獨(dú)特的生態(tài)服務(wù)價(jià)值，在土地利用類型轉(zhuǎn)換、林地結(jié)構(gòu)改造時(shí)應(yīng)與其他類型植被并行使用，以滿足水土保持要求和保證其他植被碳匯效益的發(fā)揮。

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收稿日期： 2023-08-12

第一作者： 裘濤（1981—），男，浙江寧波人，高級(jí)工程師，學(xué)士，主要從事水土保持管理與碳匯研究。

通信作者： 李鋼（1985—），男，重慶人，高級(jí)工程師，碩士，主要從事水土保持效益評(píng)價(jià)及碳匯研究。

E-mail： happylglove@126.com

（責(zé)任編輯 楊傲秋）