茶園碳匯方法學(xué)研究

趙苗苗 蔡旺華 李順 易心坦 吳海東 孫為靜 黃明祥

基金項目：在產(chǎn)企業(yè)用地土壤與地下水污染綜合預(yù)警技術(shù)體系（2022YFC3703103）

作者簡介：趙苗苗，女，工程師，主要從事生態(tài)環(huán)境信息學(xué)研究。*通信作者，E-mail：huang.mingxiang@mee.gov.cn

摘要：茶園作為碳排放來源的同時，也有巨大的固碳潛力。在“雙碳”目標(biāo)的大背景下，利用茶園生態(tài)系統(tǒng)發(fā)揮其碳匯功能，促進(jìn)茶園低碳發(fā)展成為首要目標(biāo)，但碳匯方法學(xué)的欠缺仍然是阻礙茶園碳匯評估與核查的關(guān)鍵。文章借鑒林業(yè)碳匯項目方法學(xué)，從碳庫的選擇、基線情景的識別、基線碳匯量的確定、項目情景碳儲量和適用條件等方面探索出適合我國茶園碳匯項目的方法學(xué)，提出主要考慮茶樹（地上+地下）生物量和土壤基線有機(jī)碳儲量的變化，不考慮枯落物以及木產(chǎn)品碳庫變化量的方法，為建立茶園碳匯評估方法體系及碳交易市場建設(shè)提供理論參考。

關(guān)鍵詞：茶園；碳匯；方法學(xué)

中圖分類號：S571.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1000－3150（2024）02-07-6

Methodological Study on Carbon

Sequestration in Tea Plantations

ZHAO Miaomiao1， CAI Wanghua2， LI Shun1， YI Xintan2， WU Haidong1， SUN Weijing2， HUANG Mingxiang1*

1. Information Center of the Ministry of Ecology and Environment， Beijing 100029， China;

2. Fujian Provincial Ecological Environment Information Center， Fuzhou 350001， China

Abstract： As a source of carbon emissions， tea gardens have great potential for carbon sequestration. Under the background of "double carbon" goal， the primary goal is to use tea gardens ecosystem to play their carbon sink function and promote the development of low-carbon tea production. However， the lack of carbon sink methodology system is the key problem that hinders the evaluation and verification of carbon sink in tea gardens. By referring to forestry carbon sink projects assessment methods， this paper explored a carbon sink project methodology suitable for tea gardens from the aspects of carbon pool selection， identification of baseline scenarios， determination of baseline carbon sinks， carbon storage in project scenarios and applicable conditions， and mainly considered the changes of tea tree biomass （above ground + underground） and baseline soil organic carbon storage， without considering changes of litter and wood products carbon pool. It provided a theoretical reference for the establishment of carbon sink assessment method system in tea gardens.

Keywords： tea garden， carbon sink， methodology

在全球氣候變暖對人類造成嚴(yán)重威脅的大背景下，我國提出了碳中和、碳達(dá)峰的中國方案。我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)溫室氣體排放量占全國溫室氣體排放總量的17%[1]，所以低碳減排是農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的重中之重。茶園介于森林和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)之間，屬于半人工生態(tài)系統(tǒng)。中國茶園面積占世界茶園的一半以上，且我國茶樹種植面積還在不斷擴(kuò)大，對茶園碳匯的核算有利于中國單位GDP碳排放的評估，考慮到茶園生態(tài)系統(tǒng)的獨特性，茶園碳匯方法學(xué)研究對于區(qū)域碳匯功能評估至關(guān)重要[2]。

茶葉行業(yè)及其價值鏈每生產(chǎn)1 kg茶葉會產(chǎn)生15～19 kg的二氧化碳（CO2）當(dāng)量，這可歸因于多種來源，包括施用于土壤的肥料、殺蟲劑和除草劑，用于灌溉和加工的電力，運(yùn)輸中使用的化石燃料，以及之后的采摘、收儲、轉(zhuǎn)運(yùn)及售賣環(huán)節(jié)，所以茶葉本身是碳排放來源。與此同時，茶樹是多年生木本常綠植物，茶樹樹冠覆蓋面積大，葉面積指數(shù)較高，生長過程中能夠通過光合作用吸收CO2，再通過根系或凋落物等轉(zhuǎn)化為地表有機(jī)質(zhì)，從而將碳儲存于土壤中。所以，茶園生態(tài)系統(tǒng)具有巨大固碳增匯潛力，加以開發(fā)和利用，就非常有機(jī)會成為規(guī)模與價值兼?zhèn)涞闹匾紖R支柱。然而茶園碳匯監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)、核查技術(shù)和項目方法學(xué)的欠缺是阻礙茶園碳匯發(fā)展的關(guān)鍵問題。

與成熟的林業(yè)碳匯項目方法學(xué)相比，農(nóng)業(yè)碳匯方法學(xué)研究起步較晚，與之有關(guān)的規(guī)章制度、行業(yè)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都非常欠缺，國際上目前也尚無被普遍認(rèn)可的碳匯標(biāo)準(zhǔn)和碳匯核查方法。但茶園和森林生態(tài)系統(tǒng)一樣，有生長的地理邊界，其面積、葉面積指數(shù)、土壤固碳量等都可以估算。因此，可以借鑒林業(yè)碳匯評估方法，進(jìn)行典型茶園碳匯評估方法學(xué)的探索，開展相關(guān)數(shù)據(jù)監(jiān)測。本研究以茶園生態(tài)系統(tǒng)為研究對象，以構(gòu)建典型茶園碳匯評估方法體系及其碳匯能力為出發(fā)點，采取前期的數(shù)據(jù)收集與分析，中期野外實地觀測與實驗室分析，后期典型茶園碳匯能力綜合評價分析相結(jié)合的方法，構(gòu)建了典型茶園碳匯方法學(xué)，為科學(xué)評估茶園生態(tài)系統(tǒng)的碳匯能力提供技術(shù)支撐。

1? 茶園碳匯功能

茶樹是多年生木本常綠植物，與林業(yè)有許多共同點，在生長過程中茶樹與其他樹種一樣也有碳匯功能。茶園生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能主要包含兩個方面，一是茶樹光合作用對CO2的固定，二是茶園土壤對有機(jī)碳的固定和保存[3]。

茶園生態(tài)系統(tǒng)植被覆蓋率高（80%～90%），葉面積指數(shù)大，在生長時通過光合作用將CO2轉(zhuǎn)化為碳分子，然后通過根系和凋落物等為地表有機(jī)層和土壤碳庫提供有效來源，從而將碳固定于土壤中[4]。同時，茶園產(chǎn)區(qū)也具備很強(qiáng)的持續(xù)碳封存能力，雖然相較于其他農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，茶園收獲碳產(chǎn)量較?。ń?jīng)濟(jì)系數(shù)僅為0.2），但大部分修剪過的植物材料會返回到土壤中，這種做法最大限度減少了茶園生態(tài)系統(tǒng)中碳的輸出。不同區(qū)域、不同品種、不同管理條件下茶樹的固碳量差別很大。根據(jù)《中國茶樹栽培學(xué)》[5]所記載的茶區(qū)光輻射量推算，并經(jīng)溫度訂正后得到每年每公頃茶園最多可生產(chǎn)67.305 t光合產(chǎn)物的理論值，按施嘉璠[6]對四川不同茶區(qū)、不同緯度、不同海拔、不同品種茶樹的光合作用實測數(shù)據(jù)進(jìn)行推算，其結(jié)果與該理論值相接近，但人工栽培的高產(chǎn)茶園和一些大葉種茶光合產(chǎn)物高于理論值，而在實際栽培生產(chǎn)中受諸多條件所制約，離這一水平相差甚遠(yuǎn)。在我國很多茶區(qū)采嫩梢的生產(chǎn)條件下，每年每公頃茶園只固定7.4 t的碳，約等于24.4 t CO2。這和阮建云[7]的研究結(jié)果每年可固定8.84～10.50 t碳差別不大。

茶園生態(tài)系統(tǒng)土壤有機(jī)碳化物主要來自3個方面。一是人為管理施加的有機(jī)肥；二是茶樹生長過程產(chǎn)生的殘體如茶樹凋落物、死根，以及人為修剪枝條等；三是茶園生態(tài)系統(tǒng)中的其他生物，如土壤動物（如害蟲、螞蟻）、雜草及微生物殘體等。土壤有機(jī)質(zhì)越多，土壤貯存的碳也越多。如果對茶園生態(tài)系統(tǒng)的管理措施適宜，將茶園生態(tài)系統(tǒng)土壤有機(jī)碳儲量從10.4 g/kg提高到10.5 g/kg，就可以多碳匯約200萬t碳，相當(dāng)于656萬t的CO2[3]。

2? 林業(yè)碳匯方法學(xué)研究現(xiàn)狀

根據(jù)世界銀行的《碳定價機(jī)制發(fā)展現(xiàn)狀與未來趨勢2021》報告數(shù)據(jù)，2021年林業(yè)碳匯行業(yè)共有19個抵消機(jī)制，占全球總量的73%，位列所有行業(yè)第一位。2006年，在世界銀行的支持下，全球首個注冊成功的清潔發(fā)展機(jī)制（CDM）林業(yè)碳匯項目——“中國廣西珠江流域再造林項目”實施。該項目方法學(xué)“AR-AM0001”也是全球第一個被批準(zhǔn)的CDM林業(yè)碳匯項目方法學(xué)，為國際上開展林業(yè)碳匯項目提供了參考。另外造林/再造林方法（AR-AM0001和AR-AM0002）要求任何活動都不能轉(zhuǎn)移到項目邊界外，AR-AM0003需監(jiān)測牲畜放牧和農(nóng)業(yè)活動的遷移、薪柴收集活動和圍欄木樁消耗的增加情況。目前，與中國核證減排量（CCER）林業(yè)碳匯相關(guān)的國家批準(zhǔn)備案的方法學(xué)主要有7個（表1），其中使用最多的是碳匯造林項目方法學(xué)（AR-CM-001），超過總使用次數(shù)的60%。綜合分析中國林業(yè)碳匯方法學(xué)發(fā)現(xiàn)，均從適應(yīng)條件、特定名詞定義、基線的確立、碳庫及排放源的選擇、額外性論證、碳層劃分、障礙性分析、泄露等方面作了具體規(guī)定，同時規(guī)定了監(jiān)測程序，更利于碳匯項目的發(fā)展，便于碳匯市場的合格碳交易。

碳匯造林項目是將無林地轉(zhuǎn)變?yōu)橛辛值氐捻椖?，在開發(fā)時根據(jù)數(shù)據(jù)的可獲得性、不確定性、成本有效性及保守性等原則只計算地上和地下生物量碳庫[8]。

竹子造林碳匯項目中竹子地上和地下生物量是項目活動中的主要碳庫，為必選碳庫；枯死木、枯落物、竹產(chǎn)品及土壤有機(jī)碳庫一般可保守地忽略不計，如果選擇枯落物和土壤有機(jī)碳庫，則項目活動不允許移除地表枯落物。

森林經(jīng)營碳匯項目主要是通過森林管理措施，如樹種補(bǔ)植補(bǔ)造、更替、撫育、調(diào)整等來提高森林的生長速度，增加林木蓄積，而在項目實施過程中林產(chǎn)品、枯死木及枯落物碳庫碳貯量可能增加也可能減少，根據(jù)成本有效性原則，若碳庫不減少，則忽略該碳庫，因此地上與地下生物量碳庫為主要碳庫。

對于竹林經(jīng)營類項目活動，影響的主要碳庫包括竹子地上、地下生物量及竹林產(chǎn)品碳庫，竹子地上及地下生物量碳庫為必選碳庫。但對于土壤有機(jī)碳庫，竹林經(jīng)營措施對土壤擾動較大，可能對土壤有機(jī)質(zhì)變化產(chǎn)生較大影響，如果項目情景土壤擾動強(qiáng)度（面積比例、頻次）小于基線情景或當(dāng)?shù)仄毡樾宰龇?，則不考慮土壤有機(jī)碳庫，反之則需要考慮。

而在可持續(xù)草地管理溫室氣體減排計量與監(jiān)測類項目中，土壤有機(jī)碳庫一般為必選碳庫，可持續(xù)草地管理措施并不會減低枯木和枯枝落葉的生物量，因此可以保守地將其排除；至于地上和地下生物量碳庫，如果項目可以提供透明可信的信息，證明不考慮這類碳庫，不會高估項目活動的碳匯量，可以選擇性去除該類碳庫。

小規(guī)模非煤礦區(qū)生態(tài)修復(fù)項目中，地上、地下生物量是項目活動產(chǎn)生的主要碳庫，為必選碳庫；但根據(jù)方法學(xué)的適用條件，項目活動的實施會增加枯落物、枯死木及土壤有機(jī)碳庫，但也可以保守地忽略該類碳庫。

3? 茶園碳匯方法學(xué)

茶園碳匯方法學(xué)在編制時以《聯(lián)合國氣候變化框架公約》中有關(guān)清潔發(fā)展機(jī)制下造林再造林項目的最新方法為核心，參考和借鑒碳匯造林、竹子造林碳匯等方法學(xué)的有關(guān)方式、工具和程序等，政府間氣候變化專門委員會《國家溫室氣體清單編制指南》和《土地利用、土地利用變化與林業(yè)優(yōu)良做法指南》和有關(guān)方法等，結(jié)合我國林業(yè)碳匯做法和經(jīng)驗，以及國內(nèi)外眾多低碳茶園方面的研究成果。

在茶園碳匯方法學(xué)中，基線與碳計量的定義主要包括：項目地理邊界的確定、碳庫和溫室氣體排放源的選擇、茶園碳匯項目期和計入期、基線情景識別、項目額外性論證、碳庫劃分、基線碳匯量（基線茶樹生物質(zhì)碳儲量的變化、基線茶園土壤有機(jī)碳儲量的變化）、項目碳匯量（項目茶樹生物質(zhì)碳儲量的變化、項目茶園土壤有機(jī)碳儲量的變化、項目邊界內(nèi)溫室氣體排放的估計）、項目減排量等方面，本研究主要論述茶園碳匯方法學(xué)中區(qū)別于林業(yè)碳匯方法學(xué)的內(nèi)容，包括碳庫與基線情景識別、基線碳匯量、項目情景碳儲量和適用條件。

3.1? 碳庫與基線情景的識別

本研究中茶園碳匯方法學(xué)對碳庫的選擇如表2。其中地上和地下生物量碳庫是必須要選擇的碳庫?？梢愿鶕?jù)項目實際監(jiān)測數(shù)據(jù)是否可獲得、成本和保守性原則，選擇是否計量凋落物（枯落物和枯死木）、土壤有機(jī)碳和木產(chǎn)品碳庫。

茶園碳匯項目活動一般采用普遍性做法確定項目基線情景，即在擬開展茶園碳匯項目活動的地區(qū)或具有相似條件（一般指地理位置、環(huán)境狀況、社會經(jīng)濟(jì)等）的區(qū)域，大部分經(jīng)營實體或農(nóng)戶普遍采用的類似的茶園管理措施。

而擬開展的茶園碳匯項目活動則須提供透明性材料證明該項目的管理措施與類似項目的普遍性做法有本質(zhì)區(qū)別，即擬開展茶園碳匯項目活動不是普遍性做法。但如果擬開展的茶園碳匯項目活動屬于普遍性做法，或者又無法證明該項目活動不是普遍性做法，則必須通過“障礙分析”（技術(shù)障礙或機(jī)制障礙）來確定該項目活動的基線情景并證明其額外性。此時則必須提交文件證明，證明由于障礙因素的存在阻止了其在項目區(qū)實施普遍性的茶園管理方案，項目情景具有額外性。這種情況下，項目基線情景為維持歷史或現(xiàn)存的茶園管理方式。

3.2? 基線碳匯量的確定

茶園碳匯項目基線碳匯量，是指在基線情景（即沒有茶園碳匯項目活動的情況）下項目地理邊界內(nèi)所有碳庫的碳變化量之和。根據(jù)茶樹生長特點，本茶園碳匯方法學(xué)主要考慮基線情景下茶樹生物量（地上+地下）和基線土壤有機(jī)碳儲量的變化，不考慮凋落物以及木產(chǎn)品碳庫的變化量。

目前茶園中茶樹地下生物質(zhì)碳儲量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)還是空白。近年來，有研究者根據(jù)茶園的短期生物質(zhì)取樣對茶園植被的區(qū)域碳儲量進(jìn)行了初步估算，而茶樹的生命周期長，僅按照茶樹生長的某個時期去推算全部茶園碳儲量會存在較大誤差。且在茶樹生長發(fā)育和經(jīng)營過程中，地上與地下生物量之比隨茶樹品種、樹齡、樹高、地理位置等環(huán)境條件的變化而變化。由于茶園是半人工生態(tài)系統(tǒng)，其存在的特殊管理模式使得茶樹的根莖比也比較特殊。地下與地上生物量的比值也隨土壤質(zhì)地、肥力水平和茶園人工管理措施的不同而不同。因此，茶園中茶樹地下有機(jī)質(zhì)碳儲量的變化可通過動態(tài)的茶園地下與地上生物量之比及當(dāng)年的地上碳儲量的變化來計算。

隨著茶樹種植年限的增加，有研究表明茶園土壤地表有機(jī)碳存在明顯的增加趨勢，且每年大量的修剪枝葉歸還、枯枝落葉的分解及茶園多年的培肥管理也為地表有機(jī)層和土壤層碳庫提供了有效來源[9]。在類似環(huán)境下，茶園生態(tài)系統(tǒng)土壤碳儲量不僅比農(nóng)田耕地高，且集約經(jīng)營20年以上的茶園土壤碳儲量超過類似林齡的人工林和竹林，甚至可以達(dá)到自然林50年以上的土壤碳儲量水平[9]。茶園種植過程中地表有機(jī)質(zhì)的流失主要發(fā)生在0～30 cm的表土層，而隨著種植年限的累加，表土層的土壤有機(jī)碳逐年恢復(fù)。故在估算土壤碳儲量變化時涉及的土壤深度主要為0～30 cm，>30 cm的土壤碳儲量變化量視為0。

現(xiàn)有我國茶園的更替（是指茶園中茶樹種植使用一定年限后，因需要更換品種，或經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量、質(zhì)量等經(jīng)濟(jì)原因?qū)⒊赡瓴铇渫诔⒅匦路N植茶苗的過程）平均間隔為35年，而土壤的恢復(fù)一般需要42年[10]。因此，一般認(rèn)為，當(dāng)茶園年齡低于42年時，可以根據(jù)當(dāng)?shù)鼗蛳嘟貐^(qū)茶園的單位面積土壤有機(jī)碳儲量隨樹齡變化的相關(guān)方程來進(jìn)行基線土壤有機(jī)碳儲量年變化的估算；若高于42年，則認(rèn)為土壤有機(jī)碳儲量進(jìn)入相對穩(wěn)定狀態(tài)，無需考慮其土壤有機(jī)碳儲量變化。

3.3? 項目情景碳儲量與凈碳儲量

項目碳匯量是指在茶園碳匯項目活動情景下，項目地理邊界內(nèi)所選擇的碳庫中碳儲量的變化量，減去該茶園碳匯項目活動所增加的溫室氣體排放量。在項目情景下，碳庫的選擇與基線情景一致，主要考慮茶樹（地上+地下）生物量和基線土壤有機(jī)碳儲量的變化，不考慮凋落物及木產(chǎn)品碳庫的變化量。

根據(jù)劉歡等[11]對森林保護(hù)碳匯項目的研究，項目凈碳儲量為項目碳儲量增量與基線碳儲量增量的差值。對于茶園碳匯項目活動來說，由于凋落物及木產(chǎn)品碳庫的變化量為零，在項目情景下，茶樹（地上+地下）生物量和情景土壤有機(jī)碳儲量與基線情景下茶樹（地上+地下）生物量和基線土壤有機(jī)碳儲量的差值就是凈碳儲量。當(dāng)每年茶園的采摘量相差不大時，茶園碳匯項目情景碳儲量與采用不同采摘方式的基線情景碳儲量差值一樣，因此凈碳儲量差別不大。

3.4? 適用條件

本研究中茶園碳匯方法學(xué)主要適用于溫室氣體自愿減排交易市場制度下茶園碳匯項目活動碳匯的監(jiān)測與計量，茶園管理過程中要盡可能考慮減少碳排放或增加碳匯為主的管理措施。借鑒碳匯造林和竹子造林碳匯項目方法學(xué)中規(guī)定的條件，結(jié)合《茶葉生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范》和《生態(tài)茶園建設(shè)與管理技術(shù)規(guī)范》，對使用茶園碳匯方法學(xué)的茶園碳匯項目活動需滿足的條件作出規(guī)定。實施茶園碳匯項目活動的土地須為符合國家規(guī)定的園地，即以采果、采葉為主的多年生木本、草本植物集約經(jīng)營的用地，蓋度在0.5以上或每公頃合理株數(shù)70%以上的用地，包括育苗用地，項目實施地為園地下屬的3個三級規(guī)劃分類之一——茶園；項目活動用地不能是濕地和有機(jī)土；不能違反國家任何法律、規(guī)章制度和有關(guān)強(qiáng)制性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，土壤擾動符合茶園科學(xué)管理要求：如松土鋤草時，不能完全開墾，應(yīng)沿等高線方向進(jìn)行帶狀整地；土壤有機(jī)質(zhì)豐富、養(yǎng)分含量高、葉面積指數(shù)高的茶園應(yīng)減少耕作或免耕作，茶園一般應(yīng)采用淺耕，除草結(jié)合追肥，深耕和基肥施用相結(jié)合的方式；或其他符合茶園科學(xué)經(jīng)營中土壤管理、肥料管理、樹冠管理和病蟲害綜合防治要求的措施。

4? 結(jié)論與展望

本文通過借鑒林業(yè)碳匯方法學(xué)，從碳庫的選擇、基線情景的識別、基線碳匯量的確定、項目情景碳儲量和適用條件等方面，對茶園碳匯方法學(xué)進(jìn)行了研究，提出主要考慮茶樹（地上+地下）生物量和基線土壤有機(jī)碳儲量變化的茶園碳匯方法學(xué)，未考慮凋落物及木產(chǎn)品碳庫變化量及項目減排量的轉(zhuǎn)移與泄露，為保證茶園碳匯項目可監(jiān)測、可報告、可核查的要求，可根據(jù)實際情況綜合考慮。本研究為推動茶園碳匯項目的自愿減排交易，建立茶園碳匯評估方法體系，形成科學(xué)合理、系統(tǒng)實用的茶園碳匯方法學(xué)提供了研究基礎(chǔ)。

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