廣東省2021年新增水土保持措施碳匯能力評(píng)估

李智廣 成輝 劉朱婷 田甜

［關(guān)鍵詞］水土保持措施；碳匯能力；評(píng)價(jià)；碳匯速率法；廣東省

［摘要］基于廣東省2021年新增水土保持措施矢量圖和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，獲取年度新增水土保持措施及其保土效益等數(shù)據(jù)，采用碳匯速率法評(píng)估全省2021年新增水土保持措施碳匯能力，結(jié)果表明：①2021年度新增水土保持措施碳匯能力492212.45t/a，其中封禁治理林地、水土保持保土效益和喬木林地的碳匯能力占比較大，分別占總量的44.50%、27.27%、27.09%；②碳匯能力較強(qiáng)的區(qū)域集中在北部的山地區(qū)和高丘陵區(qū)，碳匯能力較低的區(qū)域分布在南部和沿海的沖積平原，包括珠江三角洲、潮州和雷州平原區(qū)，中部盆地區(qū)的碳匯能力總體處于全省的中間水平；③基于常態(tài)化監(jiān)測(cè)和年度統(tǒng)計(jì)工作提供的水土保持措施與相關(guān)參數(shù)，可開(kāi)展區(qū)域水土保持措施碳匯能力評(píng)估，為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供水土保持信息。為進(jìn)一步做好水土保持碳匯能力評(píng)估，應(yīng)及時(shí)更新碳匯能力評(píng)估參數(shù)，不斷完善長(zhǎng)時(shí)間序列、更加精細(xì)的水土保持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)。

［中圖分類(lèi)號(hào)］S157［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A［文章編號(hào)］1000－0941（2023）03－0001－05

按照水利部水土保持司的安排，水利部水土保持監(jiān)測(cè)中心與廣東省水利廳水土保持處聯(lián)合開(kāi)展了廣東省2021年新增水土保持措施碳匯能力評(píng)估工作。水利部水土保持監(jiān)測(cè)中心主要負(fù)責(zé)評(píng)估方法和技術(shù)路線制定、技術(shù)培訓(xùn)和碳匯能力計(jì)算，廣東省水利廳水土保持處組織年度水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作，技術(shù)支撐單位廣東省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司負(fù)責(zé)年度新增措施統(tǒng)計(jì)與其矢量圖制作和評(píng)估必需參數(shù)調(diào)查。在此，筆者對(duì)本次評(píng)估的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、指標(biāo)體系、計(jì)算方法與結(jié)果作簡(jiǎn)要介紹，并提出相關(guān)建議，旨在為進(jìn)一步完善區(qū)域水土保持措施碳匯能力評(píng)估指標(biāo)體系，開(kāi)展碳儲(chǔ)量評(píng)估、潛力分析及生態(tài)保護(hù)修復(fù)碳匯成效監(jiān)測(cè)評(píng)估工作提供參考。

1水土保持碳匯能力評(píng)估數(shù)據(jù)

1.1年度新增水土保持措施數(shù)據(jù)

廣東省按照《關(guān)于印送全國(guó)水土保持規(guī)劃實(shí)施情況考核評(píng)估工作技術(shù)方案及信息填報(bào)說(shuō)明的函》（水總函〔2021〕553號(hào)）的基本要求，細(xì)化實(shí)化2021年度實(shí)施的水土保持措施，將全部治理措施地塊上圖、制作治理措施矢量圖，并通過(guò)高分遙感影像全面比對(duì)和野外調(diào)查、無(wú)人機(jī)航拍抽查復(fù)核等相結(jié)合的方法，全面審核治理措施圖斑的面積、措施類(lèi)型、實(shí)施部門(mén)、所屬項(xiàng)目等。在治理措施圖斑審核后，廣東省水利廳水土保持處按照工程措施、林草措施、封禁治理措施、其他等四大類(lèi)及其次級(jí)類(lèi)型，統(tǒng)計(jì)全省21個(gè)地級(jí)市122個(gè)縣（市、區(qū)）全口徑新增水土保持措施情況，見(jiàn)表1。由表1可知，全省新增水土保持措施面積共計(jì)80839.67hm2，其中工程措施1080.58hm2、林草措施33523.22hm2、封禁治理措施45940.87hm2、其他295.00hm2。

1.2碳匯能力評(píng)估指標(biāo)與統(tǒng)計(jì)下限

水土保持措施碳匯能力評(píng)估指標(biāo)[1-2]主要包括水土保持林地、水土保持草地、水土保持基本農(nóng)田、水土保持工程措施攔水水體及水土保持保土效益等5個(gè)一級(jí)指標(biāo)與9個(gè)二級(jí)指標(biāo)，指標(biāo)分類(lèi)體系見(jiàn)表2（為便于統(tǒng)計(jì)和計(jì)算水土保持保土效益的量，并未將水土保持保土效益與其他4類(lèi)并列為一級(jí)類(lèi)，而是采用“保土定額”，將其與各類(lèi)水土保持措施相對(duì)應(yīng)地列于體系表中）。各指標(biāo)含義及其采集要求如下。

（1）水土保持林地。水土保持林地指以防治水土流失為主要功能的人工林地。在數(shù)據(jù)采集和統(tǒng)計(jì)時(shí)，按照喬木林地、灌木林地、經(jīng)濟(jì)果木林地、封禁治理林地等4類(lèi)進(jìn)行，面積大于0.15hm2的均要統(tǒng)計(jì)（下文各類(lèi)措施面積的統(tǒng)計(jì)下限均為0.15hm2）。

（2）水土保持草地。

水土保持草地指在水土流失地區(qū)，為蓄水保土、改良土壤、發(fā)展畜牧、美化環(huán)境而種植的草本植物或通過(guò)封禁措施治理的草地。

（3）水土保持基本農(nóng)田。水土保持基本農(nóng)田指人工修建的能抵御一般旱、澇等自然災(zāi)害，保持高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的農(nóng)作土地，包括梯田、壩地和其他基本農(nóng)田等3類(lèi)。在數(shù)據(jù)采集和統(tǒng)計(jì)時(shí)，分為無(wú)固碳措施農(nóng)田、施用化肥農(nóng)田和秸稈還田農(nóng)田等3類(lèi)分別進(jìn)行。無(wú)固碳措施農(nóng)田指自然耕作并不施用化學(xué)氮肥、復(fù)合肥和有機(jī)肥料的水土保持基本農(nóng)田；施用化肥農(nóng)田指自然耕作并施用化學(xué)氮肥、復(fù)合肥的水土保持基本農(nóng)田；秸稈還田農(nóng)田指自然耕作并實(shí)施秸稈還田的水土保持基本農(nóng)田。應(yīng)全面掌握這3類(lèi)農(nóng)田的面積以及秸稈還田農(nóng)田上所種植的水稻、小麥、玉米、高粱、馬鈴薯、油菜、向日葵、棉花和甘蔗等農(nóng)作物的面積與其單產(chǎn)。

（4）水土保持工程措施攔水水體。水土保持工程措施攔水水體指在治理水土流失過(guò)程中修建的淤地壩、谷坊、坡面小型蓄排工程、路旁和溝底小型蓄引工程等措施攔擋形成的水體。

（5）水土保持保土效益。水土保持保土效益指水土保持林地、草地和基本農(nóng)田等每年發(fā)揮的保土效益，即由于保護(hù)而免于流失的土壤量。結(jié)合喬木林地、灌木林地、經(jīng)濟(jì)果木林地、封禁治理林地、人工草地、封禁治理草地等面積調(diào)查，獲取區(qū)域各類(lèi)措施的保土定額。

1.3碳匯能力評(píng)估指標(biāo)數(shù)值

經(jīng)查閱相關(guān)資料、走訪調(diào)查代表縣（市），并與專(zhuān)家座談交流，分析確定了廣東省2021年新增水土保持措施碳匯能力評(píng)估指標(biāo)的數(shù)值（見(jiàn)表2），包括：?jiǎn)棠玖值?7962.68hm2，其保土定額為35t/hm2；經(jīng)濟(jì)果木林地4467.16hm2，其保土定額為30t/hm2；封禁治理林地45940.87hm2，其保土定額為25t/hm2；水土保持人工草地1093.38hm2，其保土定額為28t/hm2；無(wú)固碳措施農(nóng)田5.1hm2，其保土定額為40t/hm2。

2水土保持碳匯能力評(píng)估方法

水土保持措施固碳能力是指當(dāng)年實(shí)施的水土保持措施在按照國(guó)家關(guān)于水土保持工程建設(shè)的要求[3-4]和相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[5]被驗(yàn)收之后且發(fā)揮效益[6]的時(shí)候，相對(duì)于未實(shí)施水土流失預(yù)防和治理措施的情境，水土保持措施及其保土效益所具備的固碳作用和碳匯本領(lǐng)[7]。這種能力是在水土保持措施充分發(fā)揮碳匯功能時(shí)期內(nèi)最可能產(chǎn)生的固碳和增匯的數(shù)量，但不一定就是每年的“現(xiàn)貨”。

水土保持措施碳匯能力評(píng)估參考生態(tài)環(huán)境部《陸地生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)總值（GEP）核算技術(shù)指南》（2020年9月）提出的固碳速率法[2]，計(jì)算公式為

ATCO2=MCO2MC·FCS+GCS+CCS+WCS+SCS（1）

式中：ATCO2為水土保持措施碳匯能力（總碳匯量，以CO2當(dāng)量計(jì)），t/a；FCS、GCS、CCS、WCS、SCS分別為水土保持林地、草地、基本農(nóng)田、水體和保土效益的固碳能力（以C當(dāng)量計(jì)），t/a；MCO2/MC為C轉(zhuǎn)化為CO2的系數(shù)（MCO2/MC=44/12=11/3）。

2.1水土保持林地固碳能力

水土保持林地固碳能力計(jì)算公式為

FCS=FQCS+FJCS=RFCS·SFQ·1+α+RFCS4·SFJ·1+α（2）

式中：FQCS為水土保持喬木林地、灌木林地和封禁治理林地的固碳能力，t/a；FJCS為水土保持經(jīng)濟(jì)果木林地固碳能力，t/a；RFCS為水土保持林地的固碳速率，t/（hm2·a）；SFQ為水土保持喬木林地、灌木林地和封禁治理林地的面積，hm2；α為水土保持林地土壤固碳系數(shù)；SFJ為水土保持經(jīng)濟(jì)果木林地面積，hm2。

RFCS和α取值于《陸地生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)總值（GEP）核算技術(shù)指南》，廣東省RFCS為0.79t/（hm2·a），α為0.646。

2.2水土保持草地固碳能力

因草地植被大多每年都會(huì)枯落，其固定的碳又返還回大氣或者進(jìn)入土壤中，故不考慮草地植被的固碳量，只考慮草地的土壤固碳能力。其計(jì)算公式為

GCS=RGCS·SG（3）

式中：RGCS為草地土壤的固碳速率，t/（hm2·a）；SG為草地面積，hm2。

廣東省RGCS為0.02t/（hm2·a）。

2.3水土保持基本農(nóng)田固碳能力

因農(nóng)田作物每年都會(huì)被收獲，其固定的碳又返還回大氣或者進(jìn)入土壤中，故不考慮農(nóng)田植被的固碳能力，只考慮農(nóng)田的土壤固碳能力。其計(jì)算公式為

CCS=RWCCS·SWC+RNCCS·SNC+RSRCS·SSR（4）

式中：RWCCS為無(wú)固碳措施條件下的農(nóng)田土壤固碳速率，t/（hm2·a）；SWC為無(wú)固碳措施條件下的農(nóng)田面積，hm2；RNCCS為施用化肥的農(nóng)田土壤固碳速率，t/（hm2·a）；SNC為施用化肥的農(nóng)田面積，hm2；RSRCS為秸稈還田的農(nóng)田土壤固碳速率，t/（hm2·a）；SSR為秸稈還田的農(nóng)田面積，hm2。

（1）無(wú)固碳措施條件下的農(nóng)田土壤固碳速率計(jì)算公式為

RWCCS=0.1δSOC·ρb·H（5）

式中：δSOC為沒(méi)有化學(xué)肥料和有機(jī)肥料施用的情況下農(nóng)田土壤有機(jī)碳的變化，g/（kg·a）；ρb為土壤容重，g/cm3；H為土壤厚度，cm。

廣東省ρb為1.55g/cm3。

（2）施用化肥的農(nóng)田土壤固碳速率計(jì)算公式為

RNCCS＝1.5339NT－266.7（6）

NT=（NN+0.3NC）/SNC（7）

式中：NT為單位面積耕地化學(xué)氮肥和復(fù)合肥施用量的氮素當(dāng)量，t/（hm2·a）；NN和NC為化學(xué)氮肥和復(fù)合肥施用量的氮素當(dāng)量，t/a。

（3）實(shí)施秸稈還田的農(nóng)田土壤固碳速率計(jì)算公式為

RSRCS＝43.548ASR＋375.1（8）

ASR=∑nj=1CYj·RSYj（9）

式中：ASR為單位面積農(nóng)田秸稈還田量，t/（hm2·a）；CYj為單位面積作物j在當(dāng)年的產(chǎn)量，t/（hm2·a）；RSYj為作物j的草谷比。

廣東省主要作物水稻、甘蔗、玉米的草谷比分別為0.623、0.1、2。

2.4水土保持水體固碳能力

水土保持水體固碳能力計(jì)算公式為

WCS=RWCS·SW（10）

式中：RWCS為單位面積水體的固碳速率，t/（hm2·a）；SW為水體面積，hm2。

廣東省RWCS取值參考東部平原地區(qū)湖泊濕地，為0.57t/（hm2·a）。

2.5水土保持保土效益固碳能力

水土保持保土效益固碳能力計(jì)算公式為

SCS=（SF+SG+SC）·PSOC=（SF+SG+SC）·PSOM·β（11）

式中：SF、SG、SC分別為水土保持林地、水土保持草地和水土保持基本農(nóng)田的保土量，t/a；PSOC為土壤有機(jī)碳含量比，%；PSOM為土壤有機(jī)質(zhì)含量比，%；β為土壤有機(jī)質(zhì)和土壤有機(jī)碳轉(zhuǎn)換系數(shù)，取值為58%。

PSOM取值于第二次土壤普查數(shù)據(jù)（http：//www.soilinfo.cn：8080/WebSoil/newpage.jsp），廣東省各市PSOM取值范圍為1.17%～6.29%。

3新增水土保持措施碳匯能力評(píng)估結(jié)果

3.1新增水土保持措施碳匯能力

2021年廣東省新增水土保持措施碳匯能力為492212.45t/a，其中水土保持措施喬木林地、經(jīng)濟(jì)果木林地、封禁治理林地、人工草地、無(wú)固碳措施農(nóng)田與水土保持保土效益的碳匯能力見(jiàn)表3，這些新增措施的碳匯能力占比分別為27.09%、1.08%、44.50%、0.01%、0.05%、27.27%。

由此可知，在各種新增水土保持措施的碳匯能力中，封禁治理林地、水土保持保土效益和喬木林地的碳匯能力占比較大，分別占總量的44.50%、27.27%、27.09%，三者合計(jì)達(dá)到98.86%；經(jīng)濟(jì)果木林地、人工草地和無(wú)固碳措施農(nóng)田的碳匯能力占比相當(dāng)小，合計(jì)只有1.14%。各種新增水土保持措施及保土效益碳匯能力大小與其占比，既反映了對(duì)應(yīng)碳匯指標(biāo)（對(duì)應(yīng)措施和保土效益）數(shù)值的多與少，也體現(xiàn)了對(duì)應(yīng)碳匯措施的碳匯速率的大小。

3.2新增水土保持措施碳匯能力分布

2021年廣東省21個(gè)地級(jí)市的新增水土保持措施碳匯能力在全省的占比見(jiàn)圖1。新增水土保持措施碳匯能力較強(qiáng)的市包括東北部的梅州市、河源市、韶關(guān)市、惠州市和西北部的肇慶市、云浮市、茂名市、江門(mén)市，這8個(gè)市的年度新增水土保持措施碳匯能力合計(jì)占全省的76.71%；新增水土保持措施碳匯能力較弱的市包括大灣區(qū)的深圳市、東莞市、佛山市、珠海市、中山市和最西部的湛江市、東南部的汕頭市，這7個(gè)市的年度新增水土保持措施碳匯能力合計(jì)僅占全省的6.89%。各市新增水土保持措施碳匯能力突出表征了新增水土保持措施碳匯能力的分布，即：碳匯能力較強(qiáng)的區(qū)域集中在北部的山地區(qū)和高丘陵區(qū)；碳匯能力較低的區(qū)域分布在南部和沿海的沖積平原，包括珠江三角洲、潮州和雷州平原區(qū)；中部盆地區(qū)的碳匯能力總體處于全省的中間水平。

4結(jié)論與建議

4.1主要結(jié)論

（1）年度水土保持措施矢量圖為開(kāi)展碳匯能力評(píng)估提供了良好的數(shù)據(jù)支撐。廣東省將全部新增水土保持治理措施上圖，制作成治理措施矢量圖，形成了一個(gè)實(shí)施部門(mén)清晰、措施規(guī)模準(zhǔn)確、措施類(lèi)型詳細(xì)的數(shù)據(jù)庫(kù)，為開(kāi)展省域水土保持碳匯能力評(píng)估提供了準(zhǔn)確、可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（2）基于常態(tài)化監(jiān)測(cè)和年度統(tǒng)計(jì)工作，可開(kāi)展新增水土保持措施碳匯能力評(píng)估。以廣東省為例開(kāi)展水土保持措施碳匯能力評(píng)估探索，形成了系統(tǒng)的水土保持碳匯能力評(píng)價(jià)方法體系。水土保持措施矢量圖保證了評(píng)估所需措施種類(lèi)與數(shù)量準(zhǔn)確、可靠，常態(tài)化監(jiān)測(cè)和年度統(tǒng)計(jì)工作提供了評(píng)估所需的各種指標(biāo)數(shù)據(jù)及其參數(shù)，支撐了評(píng)估工作開(kāi)展。

4.2建議

（1）以?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）為單元，全面推行區(qū)域水土保持碳匯能力評(píng)估工作。本研究所采用的水土保持措施碳匯能力評(píng)估方法，全面考慮了水土保持措施與其保土效益的固碳和增匯作用，形成了體系化的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取、碳匯能力評(píng)估技術(shù)路線，能夠以常態(tài)化監(jiān)測(cè)和年度統(tǒng)計(jì)工作為基礎(chǔ)快速得出結(jié)果。以省域?yàn)閱卧獙?shí)施水土保持碳匯能力評(píng)估，有利于動(dòng)態(tài)評(píng)估區(qū)域水土保持碳匯能力，為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供水土保持信息。

（2）以全國(guó)水土保持監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，不斷更新碳匯能力評(píng)估參數(shù)。本次評(píng)估中仍沿用了以往的參數(shù)，如固碳速率來(lái)源于2015年統(tǒng)計(jì)的參數(shù)，土壤有機(jī)質(zhì)含量比來(lái)源于第二次土壤普查數(shù)據(jù)，且各個(gè)縣、各種措施的評(píng)估參數(shù)仍不夠細(xì)化。為進(jìn)一步提高評(píng)估參數(shù)與措施種類(lèi)的對(duì)應(yīng)性，更加精確地評(píng)估碳匯能力，可通過(guò)常態(tài)化監(jiān)測(cè)，及時(shí)更新、細(xì)化、實(shí)化各種措施與其組合模式的固碳速率、土壤有機(jī)碳含量、保土定額等參數(shù)。

（3）不斷完善長(zhǎng)時(shí)間序列、更加精細(xì)的水土保持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)。在常態(tài)化監(jiān)測(cè)和年度統(tǒng)計(jì)工作中，應(yīng)構(gòu)建信息豐富、完整的數(shù)據(jù)庫(kù)，不斷細(xì)化各種場(chǎng)景的水土保持碳匯數(shù)據(jù)。基于長(zhǎng)時(shí)間序列的、精細(xì)的數(shù)據(jù)庫(kù)，不但可以為水土保持碳匯工作提供數(shù)據(jù)支撐，而且可以為國(guó)家決策和全社會(huì)做好數(shù)據(jù)服務(wù)。

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［作者簡(jiǎn)介］李智廣（1966—），男，陜西岐山人，教授級(jí)高級(jí)工程師，博士，長(zhǎng)期從事水土保持項(xiàng)目管理、監(jiān)測(cè)和信息化工作。［收稿日期］2023-02-10

（責(zé)任編輯徐素霞）