“双碳”目标下水土保持碳汇浅析

水土流失造成碳流失，水土保持措施形成碳汇。本文探析了当前水土保持碳汇的主要途径、作用机理，分析了水土保持碳汇面临的现实困境，在实现“双碳”目标背景下，建议加强水土保持碳汇示范区建设，健全水土保持碳汇标准体系和交易市场机制，从而推进水土保持生态产品价值的实现。     

生态修复的固碳机制、实现途径及碳中和对策

[目的] 明确生态修复固碳核算指标,为进一步制定固碳的政策措施和开展相关研究,如期实现碳中和目标提供科学依据。[方法] 综述了生态修复固碳的内涵与作用,介绍了生态修复固碳的机制及途径,并分析了不同生态修复固碳措施的效果,提出了生态修复固碳实现途径和对策。[结果] 生态修复主要的3种途径包括林草、土壤、湿地,其固碳效果显著,固碳潜力巨大,具有长期性和持续性。[结论] 为了实现更大程度的固碳,需要在生态修复领域寻求新的突破,推动生态系统提质增效,全面加强资源保护,持续挖掘生态固碳增长的潜力,进一步推进生态修复治理工程和建设。     

淤地坝保碳、减排、增汇作用与其能力评估

淤地坝是黄土高原地区重要的沟道治理措施,也是陆地生态系统中重要的储碳场所。评估淤地坝的碳汇作用与能力,可为研究其他水土保持措施碳汇提供重要借鉴,也为我国碳达峰、碳中和目标提供科学依据。以黄土高原淤地坝为研究对象,系统探讨淤地坝的碳汇效应与机理,提出淤地坝碳汇能力估算方法。结果表明:淤地坝具有保土保碳、减蚀减排和增绿增汇作用。在过去50年中黄土高原淤地坝保碳能力为2.16×10⁷ t C,减排能力为4.33×10⁶~8.66×10⁶ t C,增汇能力为6.84×10⁵ t C。淤地坝产生积极的碳汇效益,对提升生态系统碳中和能力、降低碳达峰的峰值发挥重要作用。淤地坝与其他主要水土保持措施都具有保土、减蚀等多种水土保持效益,可充分发挥保碳、减排、增汇等多种碳汇作用。推行碳汇水土保持工作、实施水土保持增汇行动,既可全面巩固陆地生态系统碳汇作用,又能持续提升生态系统增汇能力,对碳达峰与碳中和作出水土保持贡献。     

小流域综合治理水土保持碳汇能力监测评价——以福建省长汀县罗地河小流域为例

[目的] 监测并评价土壤和植被的碳汇,为实施水土保持项目碳汇动态监测和评价提供技术和方法,为水土保持项目参与碳排放权交易与研究制定相关规则提供理论和方法支撑。[方法] 采用实地采样分析、激光雷达、遥感等相关参数,核算福建省长汀县罗地河小流域2001—2022年植被碳库和土壤碳库的储碳量,评价小流域水土保持各治理措施的碳汇能力。[结果] ①21 a综合治理后,罗地河小流域各种水土保持措施均有显著提升碳汇的作用和能力,小流域碳储量增加3.97×10⁴ t,年均增长1.89×10³ t/a。②碳库角度上看,2001—2022年土壤和植被的碳储量分别增加73.73%和346.41%。小流域碳汇量达到3.05×10⁴ t,其中土壤碳汇1.66×10⁴ t,植被碳汇1.39×10⁴ t。③各种措施提升碳汇增量的能力存在差异,其中板栗和施肥马尾松林增汇最为明显,其次是针阔混交林、抚育管护马尾松林、水平阶整地马尾松林,最后是封禁治理及杨梅。[结论] 各种水土保持措施的保碳、固碳和增汇作用明显,而板栗和施肥马尾松林等实施整地、造林、配以施肥养育措施的林地碳汇能力增加更加显著,是提高保土持水效益,增加碳汇量的有效措施。     

浅析建设项目在水土保持中的碳中和途径

在碳中和的指导目标下,建设项目除了要在生产运行中减污降碳,还要将二氧化碳进行收集和消纳。在固碳环节中利用生物固碳是最为绿色环保的一种碳中和方式,建设项目在进行水土流失综合治理过程中,除建设水土保持工程设施外,还会建设防护林木等生物措施,在防风固沙的同时提高生物和土壤固碳能力,在减污降碳中也发挥着重要作用。本文以矿山开采类项目为例,分析了项目建设水土保持中的碳汇途径,为水土保持工程降碳固碳提供参考。     

黑土颗粒态有机碳与矿物结合态有机碳的变化研究

确定管理措施下土壤有机碳(Soil organic car-bon,SOC),尤其是土壤团聚体稳定过程中表现活跃的有机碳组分的动态变化,对于正确评估农业管理措施对土壤结构和质量的影响作用至关重要[1]。土壤颗粒态有机质(Particulate organic matter,POM,>53μm)库是相对新形成的和对微生物有吸引力的物质,代表很大比例的“慢”分解有机碳库,其周转时间介于活性库和惰性库之间[2]。土壤POM包含有部分分解的动植物残体,是微生物活动的重要碳源[2]。增加土壤颗粒态有机碳(POM-C),有利于土壤生物活动,增加微生物生物量碳、氮,改善土壤结构及其他土壤性状[3]。土壤PO     

黔中石漠化地区水土保持措施对土壤有机碳的影响

土地石漠化是中国西南喀斯特地区的重大生态问题,石漠化治理引发土壤碳转变并对陆地碳循环产生影响。然而,石漠化地区水土保持措施对土壤有机碳的影响机制还不明确。选取典型石漠化区梯田嵌套鱼鳞坑(NL)、鱼鳞坑(FSP)、梯田(TR) 3种水土保持措施作为研究对象,以无任何水土保持措施的退耕还林地(CK)作为对照,研究不同水土保持措施土壤有机碳含量分布规律。结果表明:鱼鳞坑土壤有机碳含量分别是梯田嵌套鱼鳞坑和梯田的1.4,6.2倍,有机碳储量分别比梯田嵌套鱼鳞坑和梯田提高30.78%和444.44%,活性有机碳含量也显著大于其他2种水土保持措施,因此固碳效果最好。土壤有机碳储量与活性有机碳组分易氧化碳、可溶性碳、微生物量碳呈极显著相关(p<0.01),易氧化碳与可溶性碳、微生物量碳呈极显著相关(p<0.01),可溶性碳与微生物量碳呈显著相关(p<0.05),因此土壤活性有机碳组分能在一定程度上反映土壤质量变化情况。鱼鳞坑和梯田措施土壤全氮含量和碳氮比的增加会促进土壤有机碳固存。鱼鳞坑可作为石漠化地区生态恢复中优先考虑的治理措施。     

冀西北栗钙土有机碳、酶活性及土壤呼吸强度特征研究

土壤有机碳(质)水平的高低是评价土壤肥力高低的重要指标之一,如何提高土壤有机碳(质)研究一直是国内外土壤科学工作者关注的课题。近年来,随着全球环境变化对陆地生态系统的影响,土壤有机碳逐渐成为公众和科学界关注的热点[1]。研究陆地碳循环机制及其对全球变化的响应,是预测大气CO2含量及气候变化的重要基础,这已引起科学界的高度重视[2]。目前,有关土壤碳循环研究主要集中在大气CO2浓度升高对土壤酶活性、有机物料分解、土壤微生物、土壤有机质、腐殖质组成、农作物养分利用、植物生长、光合作用、根系生长及其分泌物等生理生态方面的影响[3～12],以及施肥对农田土壤碳循环、微生物及酶活性的影响[13～16],     

水土流失区植被恢复过程中土壤碳汇的形成机理

研究揭示区域性土壤侵蚀、水土保持与全球气候变化之间的关系,是土壤侵蚀与水土保持学科的重要前沿领域之一,具有重要意义。植被恢复是水土流失区主要的治理手段之一。在总结了植被恢复对土壤碳储量、土壤侵蚀对土壤碳素损失的影响,以及影响水土流失区土壤碳汇吸存的关键因素及其对植被恢复的响应的基础上,指出迫切需要加强对存在土壤侵蚀情况下的植被恢复过程中土壤碳素动态及土壤碳库的吸存机理等相关科学问题的研究。相关研究对科学评价水土保持在应对全球气候变化中的作用、增强土壤碳汇功能与形成机理的认识具有重要的科学意义,同时对加强土壤有机质管理、促进土壤肥力改善和退化生态系统的恢复与可持续发展也具有一定的现实意义。     

江苏省水土保持功能的重要性评价

[目的]对江苏省水土保持功能重要性进行评价,为水土保持功能区划和水土保持治理措施布局提供重要依据。[方法]根据江苏省自然环境、社会经济、土地利用和水土流失特征,选取土壤保持、农田防护、水质维护和人居环境维护4项水土保持功能进行重要性及其空间分布特征的评价,并进行综合评价。[结果]江苏省水土保持功能重要性程度较高,极重要区和中等重要区分别占全省总面积的42.10%和46.44%;苏北地区主要水土保持功能是土壤保持和农田防护,苏中地区主要水土保持功能是农田防护和水质维护,苏南地区主要水土保持功能是水质维护和人居环境维护。[结论]评价结果揭示了江苏省水土保持功能重要性等级及其空间分布特征。     

基于FLUS-InVEST模型的北部湾城市群生态空间碳汇演变模拟及驱动因素研究

[目的] 探究未来湾区城市群生态空间变化对碳汇的影响,找出变化背后的主要驱动因素,为城市群制定未来生态空间发展方向与策略提供参考,促进陆海新通道的科学开发。[方法] 以北部湾城市群为例,基于2010,2015与2020年土地利用数据,使用GeoSOS-FLUS模型预测生态优先、耕地优先及城镇优先3种不同预设情境下2035年的北部湾城市群生态空间土地利用格局,使用InVEST模型对2020—2035年各情景下生态空间碳汇变化情况进行分析,使用地理加权回归找出影响土地碳汇变化的主要驱动因素。[结果] 生态优先导向下2020—2035年北部湾城市群碳储量有所增加;城镇优先导向下碳储量降低较多,达到3.12×10⁶ t。坡度、人口密度和高程是城市群生态空间碳汇格局最重要的影响因素,城镇空间扩张是变化的主因。生态优先情景下,生态空间的土地将有所增加。[结论] 生态优先导向能兼顾城镇发展与生态空间的环境保护需求,城镇优先导向和农业优先导向会大幅降低碳汇。另外政策措施也需尽早制定以抑制城镇空间扩张。     

南京都市农业农地利用碳排放测算及趋势预测

[目的]测算南京市都市农业农地利用碳效应,为发展都市农业的其他城市提供可借鉴的低碳经验。[方法]基于化肥、农药、农膜、农用柴油、灌溉、翻耕6个主要方面的碳源,测算南京市1996—2014年的农地利用碳排放量,综合林地、草地、园地3个主要方面的碳汇变化特征,探索农地利用方式变化导致的碳效应。并基于灰色GM(1,1)模型预测南京市农地利用碳排放量趋势。[结果]1996—2014年南京农地利用碳排放量总体呈现"上升—波动—平稳下降"的3阶段特征,纵向来看,2005—2014年林地碳汇、草地碳汇有所下降,但变化趋势不同。横向来看,由于各区承载的城市功能不同,区域碳汇差异较大。从农地利用方式变化的碳效应来看,2000—2008年南京市因生态退耕产生碳汇呈先上升后下降的变化趋势,建设占用导致的碳排放量变化趋势呈现Z字形上升。基于灰色GM(1,1)模型采用等维递补预测方法,预计到2020年该市农地利用碳排放量为1.11×105 t。[结论]南京市农地利用碳排放的变化趋势与经济发展和都市农业发展进程密切相关。林地、草地面积的减少降低了原本不高的碳汇效应,并且由于经济发展与城市建设需要,持续上升的建设占用碳排放对南京市碳效应影响巨大。     

基于137Cs的青藏高原高寒草甸土壤侵蚀及碳流失估算

[目的] 定量分析青藏高原高寒草甸土壤侵蚀状况及其伴随的碳流失,为全面评估土壤侵蚀影响,实施有效水土保持措施提供参考。[方法] 结合¹³⁷Cs示踪技术与前人研究,对青藏高原高寒草甸土壤的整体侵蚀水平及其土壤有机碳流失进行了估算。[结果] 未受人为扰动的高寒草甸土壤自上而下表现出3个层次(A,B和C层)的理化性质特征,其¹³⁷Cs分布遵循显著指数递减模式。目前,高原草甸土壤年均侵蚀模数约为77~230 t/km²,推测其每年直接导致的土壤有机碳损失量平均不低于4.86 t/km²。[结论] 青藏高原高寒草甸土壤侵蚀水平整体较弱,但因土壤侵蚀流失的有机碳不容忽视。在未来气候变化背景下,升温导致的土壤湿度下降对植被生长的限制,以及人类活动的影响,较大可能成为诱使青藏高原草甸土壤退化和有机碳流失的潜在因素。     

房地产项目水土保持措施及其适宜性评价

[目的]对不同类型房地产项目的水土保持措施配置进行适宜性评价,为今后房地产项目水土保持方案的编制和水土保持措施的实施提供参考。[方法]通过分析北京市平原区4种不同类型(住宅类、商业类、工业厂房类、教育医疗类)房地产项目的水土流失特点,选定不同类型房地产项目的水土保持措施并采用层次分析法对其进行适宜性评价。[结果]绿化美化、植草砖绿化和临时覆盖这3项水土保持措施均非常适宜房地产项目,渗井和透水混凝土铺装等措施在房地产项目非常不适用。[结论]从最大程度地治理水土流失的角度出发,并依据房地产项目水土保持措施适宜性评价结果,应在不同类型房地产项目的水土保持措施选择中,多选择非常适宜和比较适宜的水土保持措施。     

黄土丘陵沟壑区水土保持关键措施变化特征

[目的]揭示黄土高原地区不同水土保持措施各阶段特点,为水土流失治理的关键措施和主要策略提供理论依据。[方法]以黄土丘陵沟壑区1954—2015年不同水土保持措施数据为基础,分析了梯田、造林、种草、封禁、淤地坝等5项水土保持措施的变化。[结果]各项措施的应用面积均随着治理年限增加呈上升趋势,其中以造林措施增幅最快,面积最大。各项措施历年增量比重相对稳定,造林措施增量比重最大为58%,封禁治理措施的面积增量比重逐步上升,梯田面积增量比重逐年下降;淤地坝工程数量表现出先增加后降低的趋势。[结论]黄土丘陵沟壑区水土保持措施的时空变化格局与国家政策的指导性与地方治理需求有关,造林是该区域的最为主要的水土保持措施,封禁保护已成为黄土高原植被恢复的发展趋势。     

西南紫色土区水土流失综合治理技术体系

[目的]系统梳理西南紫色土区已实施的水土保持技术,为区域水土保持实践工作提供借鉴。[方法]通过文献查阅,从不同层面开展综述和分析。[结果]针对紫色土区自然概况和水土流失现状,阐述了区域水土流失治理思路,总结了采用的主要水土保持措施,简要综述了各项水土措施的适宜条件及技术构成,同时分析了当前存在的主要问题并提出了相应的建议。[结论]西南紫色土区水土流失治理方向重点是坡耕地整治和坡面水系配套为主的小流域综合治理,沟坡兼治,并在实践中形成了丰富多样的单项工程、植物和农业技术措施。但实际应用中存在缺乏针对西南紫色土区的相关技术规范和标准,欠缺水土保持措施优化配置和适宜性评价等问题。今后应加强技术标准编制、水土流失防治效益评估、分区治理技术优化配置等方面的工作。     

生物有机肥对潮土物理性状及微生物量碳、氮的影响

[目的]研究生物有机肥对潮土不同土层土壤物理特性及微生物碳氮的影响,为生物有机肥在土壤改良、水土保持和促进设施农业可持续发展等方面提供科学依据。[方法]采用田间小区试验的方法,研究生物有机肥对潮土0—15和15—30cm土层土壤水力学性质、土壤团聚体及微生物量碳、氮的改善效果,其中生物有机肥施用量分别为0,10,20t/hm~2。[结果]施用生物有机肥可显著降低土壤容重,提高土壤孔隙度和各水力学指标,其中土壤容重降低了10.37%~19.26%,田间持水量和饱和导水率提高了13.12%~32.25%和37.28%~67.11%;生物有机肥可提高土壤大团聚体含量和平均质量直径,降低分形维数;生物有机肥提高了土壤微生物量碳、氮含量,增幅分别为33.66%~52.67%和11.52%~22.64%;土壤物理特性与微生物量碳、氮具有明显相关性。[结论]生物有机肥可有效改善潮土土壤结构和水力学特性,增加土壤蓄水供水能力,提高土壤大团聚体含量、稳定性和微生物量碳、氮含量。     

土地利用方式对高寒草甸生态系统土壤无机碳的影响

[目的]探明土地利用方式对高寒草甸生态系统土壤无机碳含量及储量的影响,为青藏高原区域碳增汇原理及草地管理实践提供科学支撑。[方法]选取围栏封育地、自由放牧地、多年生人工草地、补播地及黑土滩型退化草地5类不同土地利用类型,对无机碳的含量和储量、土壤主要理化性质的变化及其相关性进行比较分析。[结果]在高寒草甸生态系统中,无机碳含量较低且不同土地利用下土壤无机碳的储量(以C含量表示)有显著差异,表现为多年生人工草地(3 381.28kg/hm2)围栏封育地(739.27kg/hm2)自由放牧地(712.12kg/hm2)补播地(647.64kg/hm2)黑土滩型退化草地(361.26kg/hm2)。不同土地利用类型草地的土壤pH值、容重和含水量差异显著。土壤无机碳与土壤容重和含水量分别为线性正相关和负相关关系,与pH值为正相关关系,当pH值7时,无机碳含量很低,基本保持不变;当pH值7时,表现为指数函数关系。[结论]在高寒退化草地改良重建的技术与综合治理模式中,黑土滩型退化草地上建植多年生人工草地的管理策略在无机碳固定方面较其他措施更加有效,是维持草地碳汇功能的有效措施。