寧夏天然草地有機碳固存現(xiàn)狀及提升策略

摘 要：闡述了寧夏天然草地有機碳儲量的固存現(xiàn)狀，分析了天然草地碳儲量分布特征、影響因素，從加強現(xiàn)有草地資源管護、開展退化草地修復(fù)、探索草地固碳潛能提升的技術(shù)措施、完善草原碳匯計量監(jiān)測體系及草原碳匯核算機制方面提出減少草地有機碳損失等有利于碳固存的草地管理建議，以服務(wù)黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展先行區(qū)建設(shè)。

關(guān)鍵詞：天然草地； 有機碳； 草地修復(fù)； 碳匯

中圖分類號：S812" " " "文獻標(biāo)識碼：A" " "文章編號：1002-204X（2024）05-0074-03

doi：10.3969/j.issn.1002-204x.2024.05.013

Present Situation of Organic Carbon Sequestration in Natural Grasslands

in Ningxia and Strategies for Improvement

Jiang Qi， Ji bo， Wang Zhanjun

（Institute of Forestry and Grassland Ecology， Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Yinchuan， Ningxia 750002）

Abstract The current situation of organic carbon storage in natural grasslands in Ningxia is presented， the distribution characteristics and influencing factors of carbon storage in natural grasslands are analyzed， some grassland management suggestions that will reduce the loss of organic carbon in grasslands and will be beneficial to carbon storage are put forward， such as strengthening the management of existing grassland resources， conducting restoration of degraded grasslands， exploring technical measures to enhance the carbon sequestration potential of grasslands， improving the monitoring and measurement system of grassland carbon sinks， and establishing a mechanism for calculating and monitoring grassland carbon sinks， in order to serve the construction of the Yellow River Ecological Protection and High-quality Development Pilot Zone.

Key words" Natural grasslands; Organic carbon; Restoration of grasslands; Carbon sinks

世界各國的研究表明，生態(tài)系統(tǒng)碳匯是緩解溫室效應(yīng)最經(jīng)濟且最有效的方法之一，草地作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的主要組成部分，扮演著重要的碳匯作用，是抵減工業(yè)二氧化碳排放的重要措施之一。據(jù)統(tǒng)計，我國草地植被碳儲量約為31.5億t，土壤碳儲量約為563.2億t，總碳儲量約占全球草原碳儲量的9.7%。每年可吸收二氧化碳19.0億t，固碳量達(dá)5.2億t。

寧夏地處我國西北內(nèi)陸，是我國“兩屏三帶”生態(tài)安全體系建設(shè)的關(guān)鍵區(qū)域。寧夏天然草原總面積占國土面積的47.17%，是寧夏的半壁河山和綠色生態(tài)屏障。受自然條件、人為活動影響，加之草地管理科學(xué)性不足，導(dǎo)致天然草地面積急劇下降、植被群落結(jié)構(gòu)十分脆弱、草原生態(tài)服務(wù)功能未能有效體現(xiàn)，對寧夏的草地碳固存產(chǎn)生顯著影響。為此，本文從闡述寧夏天然草原有機碳儲量的固存現(xiàn)狀出發(fā)，分析了天然草地碳儲量分布特征、影響因素，提出有利于碳固存的草地管理建議，以服務(wù)黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展先行區(qū)建設(shè)。

1 寧夏天然草地生態(tài)系統(tǒng)有機碳儲量狀況

基于2016—2018年寧夏草地資源監(jiān)測與評價的數(shù)據(jù)測算，寧夏天然草地總有機碳庫量為76.81×10⁶ t。其中：土壤碳庫量為74.15×10⁶ t，植被碳庫量為2.66×10⁶ t，有機碳儲量較大。

1.1 寧夏天然草地生態(tài)系統(tǒng)有機碳儲量空間分布

寧夏天然草地有機碳儲量較高的區(qū)域主要分布在寧夏南部的海原縣、西吉縣和固原地區(qū)，碳儲量為7.80～16.00 kg·m^-2；較低的區(qū)域主要集中分布在鹽池縣、靈武市、中寧縣、紅寺堡區(qū)和平羅縣，碳儲量為0.89～1.90 kg·m^-2。

不同草地類型的有機碳庫量不同。草甸草原總有機碳庫量為12.16×10⁶ t，占寧夏草原總有機碳庫量的15.83%。其中：土壤碳庫量為11.75×10⁶ t，植被碳庫量為0.41×10⁶ t，分別占寧夏草原土壤碳庫量和植被碳庫量的15.85%和15.41%。

溫性草原總有機碳庫量為27.12×10⁶ t，占寧夏草原總有機碳庫量的35.31%。其中：土壤碳庫量為26.24×10⁶ t，植被碳庫量為0.88×106 t，分別占寧夏草原土壤碳庫量和植被碳庫量的35.39%和33.08%。

溫性草原化荒漠總有機碳庫量為5.84×10⁶ t，占寧夏草原總有機碳庫量的7.60%。其中：土壤碳庫量為5.59×10⁶ t，植被碳庫量為0.25×10⁶ t，分別占寧夏草原土壤碳庫量和植被碳庫量的7.54%和9.40%。

溫性荒漠化草原總有機碳庫量為31.68×10⁶ t，占寧夏草原總有機碳庫量的41.24%。其中：土壤碳庫量為30.57×10⁶ t，植被碳庫量為1.11×106 t，分別占寧夏草原土壤碳庫量和植被碳庫量的41.22%和41.73%。

1.2 寧夏天然草地生態(tài)系統(tǒng)有機碳儲量垂直分布

寧夏天然草地土壤碳儲量平均占寧夏天然草地生態(tài)系統(tǒng)有機碳儲量的96.4%，植被碳儲量占比較低，平均僅占生態(tài)系統(tǒng)碳儲量的3.6%[1]。

在垂直空間上，地上植被有機碳儲量占植被總碳儲量的39.6%，枯落物有機碳儲量占比為9.7%，地下根系有機碳儲量占比為50.8%。0～10 cm土層植被根系碳儲量是構(gòu)成地下根系有機碳儲量的主體，平均占0～40 cm土層植被地下根系總有機碳儲量的61.4%。草甸草原、溫性草原、溫性草原化荒漠和溫性荒漠化草原的地上植被、枯落物、地下根系碳儲量分別占植被總碳儲量的19.57%、9.21%、71.22%，38.90%、8.40%、52.70%，53.29%、7.72%、38.99%和46.58%、13.28%、40.14%，0～10 cm土層植被根系碳儲量分別占0～40 cm土層植被地下根系總有機碳儲量的63.47%、65.49%、55.86%、60.92%[2]。

2 寧夏天然草地生態(tài)系統(tǒng)有機碳儲量的影響因素及存在的問題

2.1 影響因素

2.1.1 自然因素

寧夏屬典型的大陸性半濕潤半干旱氣候，降水量由南向北遞減，溫度由北向南遞減。2016—2018年4～9月寧夏平均降水量大的區(qū)域分布在南部地區(qū)，降水量為574.5～685.9 mm；降水量小的區(qū)域主要分布在中北部地區(qū)，降水量為101.65～159.25 mm。氣溫較低的區(qū)域主要分布在南部地區(qū)，氣溫為13.4～15.3 ℃；相對較高的區(qū)域主要分布在中北部地區(qū)，氣溫為22.2～22.9 ℃。對比寧夏天然草地有機碳儲量分布特征表明，草地碳儲量與降水量呈正相關(guān)關(guān)系、碳密度與環(huán)境溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

2.1.2 人為因素

對草地生態(tài)系統(tǒng)碳儲量產(chǎn)生影響的人為因素主要包括開墾、放牧、圍欄封育等。這些人為活動通過改變地上植被群落結(jié)構(gòu)、破壞土壤結(jié)構(gòu)及改變土壤環(huán)境等對草地生態(tài)系統(tǒng)碳儲量產(chǎn)生影響。研究表明，以草原開墾、城鎮(zhèn)化為代表的人為活動使寧夏草地總面積減少了92.66萬hm²，較1983年降低30.7%。因草地面積減少而導(dǎo)致的碳固存損失量為57.73×106 t，其中土壤碳固存損失量為55.69×10⁶ t，植被碳固存損失量為2.04×10⁶ t[3-5]。

2.2 存在問題

2.2.1 先天不足

寧夏現(xiàn)有6類草地類型，資源稟賦決定了寧夏以荒漠類草地為主體，占比達(dá)74.43%，其草地物種數(shù)、群落蓋度、物種豐富度等與典型草原和草甸草原有較大差異，而且草地生產(chǎn)力差異顯著。據(jù)2016—2018年調(diào)查顯示，寧夏草甸草原和典型草原的植被總生物量為481.22～1 178.91 g·m^-2，荒漠類草地僅為209.09～292.81 g·m^-2，導(dǎo)致其碳固存能力處于低位。

2.2.2 科技支撐不足

2000年以后，寧夏相繼采取退耕還林（草）、封山禁牧、圍欄封育及人工補播等一系列生態(tài)修復(fù)措施，使得草地生產(chǎn)力、植被蓋度顯著提高，但哪種措施更有利于天然草地有機碳儲量固存仍存在極大不確定性。有研究表明，禁牧和休牧管理可以促進草地碳匯，但長期封禁草原存在退化現(xiàn)象[6]；也有研究表明，放牧是最佳的生態(tài)系統(tǒng)管理方式，可以提高草地的凈碳儲量，但過度放牧?xí)?dǎo)致相反結(jié)果[7]；還有研究表明，從短期效果看，人工補播有利于退化荒漠草原土壤有機碳的固存，但補播后的長期效果及哪種類型的草種更有利于有機碳的固存還存在分歧，這些問題還需要科學(xué)研究予以解答[8-9]。

2.2.3 草地生態(tài)保護和利用的矛盾

提升草地碳儲量的主要途徑：①從改善草地群落結(jié)構(gòu)、增加地上生物量入手；②以改善土壤環(huán)境、增加碳蓄積為主入手。盡管寧夏在改善草場質(zhì)量、促進草地生態(tài)保護方面做了大量工作，但在草地生產(chǎn)管理應(yīng)用方面，草畜、草農(nóng)、草工及工礦城鎮(zhèn)占地等用地矛盾突出，導(dǎo)致草原面積銳減。如何選擇有利于提升碳固存的草地利用方式也一直困擾著當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)部門，由于其存在生態(tài)和生產(chǎn)難以平衡的問題，導(dǎo)致草地群落結(jié)構(gòu)、生物產(chǎn)量、土壤環(huán)境未能發(fā)生根本性改善。

3 寧夏天然草地碳蓄積提升策略

3.1 加強現(xiàn)有草地資源管護，有效減少草地有機碳損失

維持草地生產(chǎn)力和草地面積是確?，F(xiàn)有草地有機碳儲量的根本，提升草地生態(tài)系統(tǒng)有機碳儲量的根本措施包括①加強現(xiàn)有草地管護，堅決遏制破壞草地及占用草地的行為，防止現(xiàn)有草地面積縮減和人為破壞導(dǎo)致的草地有機碳損失以及生態(tài)系統(tǒng)碳匯變碳源的“碳逆轉(zhuǎn)”；②推進草地有害生物防治工作，提升草場質(zhì)量。

3.2 開展退化草地修復(fù)，提升草地有機碳儲量

針對不同草地類型和草場質(zhì)量因地制宜開展退化草地修復(fù)，提升草地有機碳蓄積。對草地群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、覆蓋度及草地生產(chǎn)力較高的草甸草原及溫性草原，可采取適度管理和利用措施提升草地的碳固存能力；對草地系統(tǒng)相對脆弱、結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、生產(chǎn)力較低的草地類型及退化草地，可采取人工補播或封育措施改善草場質(zhì)量，提升其碳儲能力。

3.3 強化科技支撐，探索草地固碳潛能提升的技術(shù)措施

目前，寧夏已大面積開展研究的草地人工干預(yù)措施主要有圍欄封育、翻耕補播、免耕補播及不同草種添加的補播措施等，還有部分小范圍內(nèi)試驗性放牧、刈割及模擬氣候變化（干旱、增溫及氮沉降等）等研究，其對草地有機碳的影響程度及影響方式還沒有定論。因此，要進一步加強科研攻關(guān)力度，探索適宜寧夏天然草地固碳潛能提升的技術(shù)措施。

3.4 完善草原碳匯計量監(jiān)測體系及草原碳匯核算機制

主要措施包括①充分利用數(shù)字化、智能化手段完善草原碳匯計量監(jiān)測體系。掌握草原生態(tài)演變規(guī)律、草原植被覆蓋度及草原面積變化等基本數(shù)據(jù)，建立健全草原大數(shù)據(jù)平臺[10]。②針對目前草原碳匯沒有明確核算標(biāo)準(zhǔn)的情況，建立草原碳匯核算機制，核定草原碳匯進行市場交易。支撐服務(wù)草原資源管理決策，發(fā)揮草原重要的碳匯作用，用市場機制使草原綠變成“金山銀山”，助力黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展先行區(qū)建設(shè)。

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責(zé)任編輯：李曉瑞