广东省2021年新增水土保持措施碳汇能力评估

李智广 成辉 刘朱婷 田甜

［关键词］水土保持措施；碳汇能力；评价；碳汇速率法；广东省

［摘要］基于广东省2021年新增水土保持措施矢量图和现场调查，获取年度新增水土保持措施及其保土效益等数据，采用碳汇速率法评估全省2021年新增水土保持措施碳汇能力，结果表明：①2021年度新增水土保持措施碳汇能力492212.45t/a，其中封禁治理林地、水土保持保土效益和乔木林地的碳汇能力占比较大，分别占总量的44.50%、27.27%、27.09%；②碳汇能力较强的区域集中在北部的山地区和高丘陵区，碳汇能力较低的区域分布在南部和沿海的冲积平原，包括珠江三角洲、潮州和雷州平原区，中部盆地区的碳汇能力总体处于全省的中间水平；③基于常态化监测和年度统计工作提供的水土保持措施与相关参数，可开展区域水土保持措施碳汇能力评估，为实现“双碳”目标提供水土保持信息。为进一步做好水土保持碳汇能力评估，应及时更新碳汇能力评估参数，不断完善长时间序列、更加精细的水土保持数据库。

［中图分类号］S157［文献标识码］A［文章编号］1000－0941（2023）03－0001－05

按照水利部水土保持司的安排，水利部水土保持监测中心与广东省水利厅水土保持处联合开展了广东省2021年新增水土保持措施碳汇能力评估工作。水利部水土保持监测中心主要负责评估方法和技术路线制定、技术培训和碳汇能力计算，广东省水利厅水土保持处组织年度水土流失动态监测工作，技术支撑单位广东省水利电力勘测设计研究院有限公司负责年度新增措施统计与其矢量图制作和评估必需参数调查。在此，笔者对本次评估的基础数据、指标体系、计算方法与结果作简要介绍，并提出相关建议，旨在为进一步完善区域水土保持措施碳汇能力评估指标体系，开展碳储量评估、潜力分析及生态保护修复碳汇成效监测评估工作提供参考。

1水土保持碳汇能力评估数据

1.1年度新增水土保持措施数据

广东省按照《关于印送全国水土保持规划实施情况考核评估工作技术方案及信息填报说明的函》（水总函〔2021〕553号）的基本要求，细化实化2021年度实施的水土保持措施，将全部治理措施地块上图、制作治理措施矢量图，并通过高分遥感影像全面比对和野外调查、无人机航拍抽查复核等相结合的方法，全面审核治理措施图斑的面积、措施类型、实施部门、所属项目等。在治理措施图斑审核后，广东省水利厅水土保持处按照工程措施、林草措施、封禁治理措施、其他等四大类及其次级类型，统计全省21个地级市122个县（市、区）全口径新增水土保持措施情况，见表1。由表1可知，全省新增水土保持措施面积共计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碳匯能力评估指标与统计下限

水土保持措施碳汇能力评估指标[1-2]主要包括水土保持林地、水土保持草地、水土保持基本农田、水土保持工程措施拦水水体及水土保持保土效益等5个一级指标与9个二级指标，指标分类体系见表2（为便于统计和计算水土保持保土效益的量，并未将水土保持保土效益与其他4类并列为一级类，而是采用“保土定额”，将其与各类水土保持措施相对应地列于体系表中）。各指标含义及其采集要求如下。

（1）水土保持林地。水土保持林地指以防治水土流失为主要功能的人工林地。在数据采集和统计时，按照乔木林地、灌木林地、经济果木林地、封禁治理林地等4类进行，面积大于0.15hm2的均要统计（下文各类措施面积的统计下限均为0.15hm2）。

（2）水土保持草地。

水土保持草地指在水土流失地区，为蓄水保土、改良土壤、发展畜牧、美化环境而种植的草本植物或通过封禁措施治理的草地。

（3）水土保持基本农田。水土保持基本农田指人工修建的能抵御一般旱、涝等自然灾害，保持高产稳产的农作土地，包括梯田、坝地和其他基本农田等3类。在数据采集和统计时，分为无固碳措施农田、施用化肥农田和秸秆还田农田等3类分别进行。无固碳措施农田指自然耕作并不施用化学氮肥、复合肥和有机肥料的水土保持基本农田；施用化肥农田指自然耕作并施用化学氮肥、复合肥的水土保持基本农田；秸秆还田农田指自然耕作并实施秸秆还田的水土保持基本农田。应全面掌握这3类农田的面积以及秸秆还田农田上所种植的水稻、小麦、玉米、高粱、马铃薯、油菜、向日葵、棉花和甘蔗等农作物的面积与其单产。

（4）水土保持工程措施拦水水体。水土保持工程措施拦水水体指在治理水土流失过程中修建的淤地坝、谷坊、坡面小型蓄排工程、路旁和沟底小型蓄引工程等措施拦挡形成的水体。

（5）水土保持保土效益。水土保持保土效益指水土保持林地、草地和基本农田等每年发挥的保土效益，即由于保护而免于流失的土壤量。结合乔木林地、灌木林地、经济果木林地、封禁治理林地、人工草地、封禁治理草地等面积调查，获取区域各类措施的保土定额。

1.3碳汇能力评估指标数值

经查阅相关资料、走访调查代表县（市），并与专家座谈交流，分析确定了广东省2021年新增水土保持措施碳汇能力评估指标的数值（见表2），包括：乔木林地27962.68hm2，其保土定额为35t/hm2；经济果木林地4467.16hm2，其保土定额为30t/hm2；封禁治理林地45940.87hm2，其保土定额为25t/hm2；水土保持人工草地1093.38hm2，其保土定额为28t/hm2；无固碳措施农田5.1hm2，其保土定额为40t/hm2。

2水土保持碳汇能力评估方法

水土保持措施固碳能力是指当年实施的水土保持措施在按照国家关于水土保持工程建设的要求[3-4]和相关技术标准[5]被验收之后且发挥效益[6]的时候，相对于未实施水土流失预防和治理措施的情境，水土保持措施及其保土效益所具备的固碳作用和碳汇本领[7]。这种能力是在水土保持措施充分发挥碳汇功能时期内最可能产生的固碳和增汇的数量，但不一定就是每年的“现货”。

水土保持措施碳汇能力评估参考生态环境部《陆地生态系统生产总值（GEP）核算技术指南》（2020年9月）提出的固碳速率法[2]，计算公式为

ATCO2=MCO2MC·FCS+GCS+CCS+WCS+SCS（1）

式中：ATCO2为水土保持措施碳汇能力（总碳汇量，以CO2当量计），t/a；FCS、GCS、CCS、WCS、SCS分别为水土保持林地、草地、基本农田、水体和保土效益的固碳能力（以C当量计），t/a；MCO2/MC为C转化为CO2的系數（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计算公式为

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

式中：FQCS为水土保持乔木林地、灌木林地和封禁治理林地的固碳能力，t/a；FJCS为水土保持经济果木林地固碳能力，t/a；RFCS为水土保持林地的固碳速率，t/（hm2·a）；SFQ为水土保持乔木林地、灌木林地和封禁治理林地的面积，hm2；α为水土保持林地土壤固碳系数；SFJ为水土保持经济果木林地面积，hm2。

RFCS和α取值于《陆地生态系统生产总值（GEP）核算技术指南》，广东省RFCS为0.79t/（hm2·a），α为0.646。

2.2水土保持草地固碳能力

因草地植被大多每年都会枯落，其固定的碳又返还回大气或者进入土壤中，故不考虑草地植被的固碳量，只考虑草地的土壤固碳能力。其计算公式为

GCS=RGCS·SG（3）

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

广东省RGCS为0.02t/（hm2·a）。

2.3水土保持基本农田固碳能力

因农田作物每年都会被收获，其固定的碳又返还回大气或者进入土壤中，故不考虑农田植被的固碳能力，只考虑农田的土壤固碳能力。其计算公式为

CCS=RWCCS·SWC+RNCCS·SNC+RSRCS·SSR（4）

式中：RWCCS为无固碳措施条件下的农田土壤固碳速率，t/（hm2·a）；SWC为无固碳措施条件下的农田面积，hm2；RNCCS为施用化肥的农田土壤固碳速率，t/（hm2·a）；SNC为施用化肥的农田面积，hm2；RSRCS为秸秆还田的农田土壤固碳速率，t/（hm2·a）；SSR为秸秆还田的农田面积，hm2。

（1）无固碳措施条件下的农田土壤固碳速率计算公式为

RWCCS=0.1δSOC·ρb·H（5）

式中：δSOC为没有化学肥料和有机肥料施用的情况下农田土壤有机碳的变化，g/（kg·a）；ρb为土壤容重，g/cm3；H为土壤厚度，cm。

广东省ρb为1.55g/cm3。

（2）施用化肥的农田土壤固碳速率计算公式为

RNCCS＝1.5339NT－266.7（6）

NT=（NN+0.3NC）/SNC（7）

式中：NT为单位面积耕地化学氮肥和复合肥施用量的氮素当量，t/（hm2·a）；NN和NC为化学氮肥和复合肥施用量的氮素当量，t/a。

（3）实施秸秆还田的农田土壤固碳速率计算公式为

RSRCS＝43.548ASR＋375.1（8）

ASR=∑nj=1CYj·RSYj（9）

式中：ASR为单位面积农田秸秆还田量，t/（hm2·a）；CYj为单位面积作物j在当年的产量，t/（hm2·a）；RSYj为作物j的草谷比。

广东省主要作物水稻、甘蔗、玉米的草谷比分别为0.623、0.1、2。

2.4水土保持水体固碳能力

水土保持水体固碳能力计算公式为

WCS=RWCS·SW（10）

式中：RWCS为单位面积水体的固碳速率，t/（hm2·a）；SW为水体面积，hm2。

广东省RWCS取值参考东部平原地区湖泊湿地，为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计算公式为

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

式中：SF、SG、SC分别为水土保持林地、水土保持草地和水土保持基本农田的保土量，t/a；PSOC为土壤有机碳含量比，%；PSOM为土壤有机质含量比，%；β为土壤有机质和土壤有机碳转换系数，取值为58%。

PSOM取值于第二次土壤普查数据（http：//www.soilinfo.cn：8080/WebSoil/newpage.jsp），广东省各市PSOM取值范围为1.17%～6.29%。

3新增水土保持措施碳汇能力评估结果

3.1新增水土保持措施碳汇能力

2021年广东省新增水土保持措施碳汇能力为492212.45t/a，其中水土保持措施乔木林地、经济果木林地、封禁治理林地、人工草地、无固碳措施农田与水土保持保土效益的碳汇能力见表3，这些新增措施的碳汇能力占比分别为27.09%、1.08%、44.50%、0.01%、0.05%、27.27%。

由此可知，在各种新增水土保持措施的碳汇能力中，封禁治理林地、水土保持保土效益和乔木林地的碳汇能力占比较大，分别占总量的44.50%、27.27%、27.09%，三者合计达到98.86%；经济果木林地、人工草地和无固碳措施农田的碳汇能力占比相当小，合计只有1.14%。各种新增水土保持措施及保土效益碳汇能力大小与其占比，既反映了对应碳汇指标（对应措施和保土效益）数值的多与少，也体现了对应碳汇措施的碳汇速率的大小。

3.2新增水土保持措施碳汇能力分布

2021年广东省21个地级市的新增水土保持措施碳汇能力在全省的占比见图1。新增水土保持措施碳汇能力较强的市包括东北部的梅州市、河源市、韶关市、惠州市和西北部的肇庆市、云浮市、茂名市、江门市，这8个市的年度新增水土保持措施碳汇能力合计占全省的76.71%；新增水土保持措施碳汇能力较弱的市包括大湾区的深圳市、东莞市、佛山市、珠海市、中山市和最西部的湛江市、东南部的汕头市，这7个市的年度新增水土保持措施碳汇能力合计仅占全省的6.89%。各市新增水土保持措施碳汇能力突出表征了新增水土保持措施碳汇能力的分布，即：碳汇能力较强的区域集中在北部的山地区和高丘陵区；碳汇能力较低的区域分布在南部和沿海的冲积平原，包括珠江三角洲、潮州和雷州平原区；中部盆地区的碳汇能力总体处于全省的中间水平。

4结论与建议

4.1主要结论

（1）年度水土保持措施矢量图为开展碳汇能力评估提供了良好的数据支撑。广东省将全部新增水土保持治理措施上图，制作成治理措施矢量图，形成了一个实施部门清晰、措施规模准确、措施类型详细的数据库，为开展省域水土保持碳汇能力评估提供了准确、可靠的基础数据。

（2）基于常态化监测和年度统计工作，可开展新增水土保持措施碳汇能力评估。以广东省为例开展水土保持措施碳汇能力评估探索，形成了系统的水土保持碳汇能力评价方法体系。水土保持措施矢量图保证了评估所需措施种类与数量准确、可靠，常态化监测和年度统计工作提供了评估所需的各种指标数据及其参数，支撑了评估工作开展。

4.2建议

（1）以省（自治区、直辖市）为单元，全面推行区域水土保持碳汇能力评估工作。本研究所采用的水土保持措施碳汇能力评估方法，全面考虑了水土保持措施与其保土效益的固碳和增汇作用，形成了体系化的基础数据获取、碳汇能力评估技术路线，能够以常态化监测和年度统计工作为基础快速得出结果。以省域为单元实施水土保持碳汇能力评估，有利于动态评估区域水土保持碳汇能力，为实现“双碳”目标提供水土保持信息。

（2）以全国水土保持监测网络为基础，不断更新碳汇能力评估参数。本次评估中仍沿用了以往的参数，如固碳速率来源于2015年统计的参数，土壤有机质含量比来源于第二次土壤普查数据，且各个县、各种措施的评估参数仍不够细化。为进一步提高评估参数与措施种类的对应性，更加精确地评估碳汇能力，可通过常态化监测，及时更新、细化、实化各种措施与其组合模式的固碳速率、土壤有机碳含量、保土定额等参数。

（3）不断完善长时间序列、更加精细的水土保持数据库。在常态化监测和年度统计工作中，应构建信息丰富、完整的数据库，不断细化各种场景的水土保持碳汇数据。基于长时间序列的、精细的数据库，不但可以为水土保持碳汇工作提供数据支撑，而且可以为国家决策和全社会做好数据服务。

[参考文献]

[1]李智广，王海燕，王隽雄.碳达峰与碳中和目标下水土保持碳汇的机理、途径及特征[J].水土保持通报，2022，42（3）：312-317，380.

[2]李智广，王隽雄，王海燕.区域水土保持碳汇能力评估的指标体系[J].中国水土保持科学，2023，21（1）：64-72.

[3]水利部.水利部关于印发中央财政水利发展资金水土保持工程建设管理办法的通知：水保〔2019〕60号[Z/OL].

（2019-02-21）[2022-12-21]．http：//www.gov.cn/gongbao/content/2019/content_5404158.html.

[4]国家发展改革委，水利部.国家发展改革委水利部关于印发水利领域相关中央预算内投资专项管理办法的通知：发改农经规〔2021〕1880号[Z/OL].（2021-12-31）[2022-12-31].https：//www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/ghxwj/202112/t20211231_1311117_ext.html.

[5]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.水土保持综合治理验收规范：GB/T15773—2008[S].北京：中国标准出版社，2009：1-11.

[6]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.水土保持综合治理效益计算方法：GB/T15774—2008[S].北京：中國标准出版社，2009：1-13.

[7]国家市场监督管理总局.林业碳汇项目审定和核证指南：GBT41198—2021[S].北京：中国质检出版社，2021：1-12.

［作者简介］李智广（1966—），男，陕西岐山人，教授级高级工程师，博士，长期从事水土保持项目管理、监测和信息化工作。［收稿日期］2023-02-10

（责任编辑徐素霞）