摘 要： 將水土保持納入碳交易體系，是實(shí)現(xiàn)生態(tài)補(bǔ)償、促進(jìn)水土保持可持續(xù)發(fā)展和改善氣候環(huán)境的需要，同時也是實(shí)現(xiàn)國家“雙碳”目標(biāo)的需要，但目前在小尺度范圍水土保持固碳效益測算方面的技術(shù)支撐還存在不足。為此，在已有固碳效益測算技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對不同水土保持措施、不同立地條件，提出了水土保持固碳效益分析簡易模型，以評估小尺度范圍內(nèi)水土保持工程的固碳效益。評估結(jié)果表明，青海省2021年度新建水土保持工程總固碳效益為44 731 t/a，其中小流域水土保持綜合治理工程固碳效益40 443 t/a，坡耕地水土流失綜合治理工程固碳效益1 139 t/a，淤地壩固碳效益3 149 t/a。

關(guān)鍵詞： 固碳效益；碳匯；新建工程；水土保持；青海省；2021年度

中圖分類號： S157" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A" DOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2025.01.012

［引用格式］ 王延秀，段榮薇，王芳，等.青海省2021年度新建水土保持工程固碳效益估算[J].中國水土保持，2025（1）：45-50.

水土保持是生態(tài)文明建設(shè)的必然要求，也是實(shí)現(xiàn)碳中和的重要一環(huán)。2020年9月，我國提出“二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”的目標(biāo)和愿景[1]。余新曉等[2]從水土保持工程措施、植物措施、農(nóng)業(yè)措施、生態(tài)清潔小流域建設(shè)方面分析碳減排效果，提出了實(shí)現(xiàn)碳中和的若干對策；李智廣等[3]提出水土保持碳匯是建立在治理水土流失的工程措施、植物措施、耕作措施及其產(chǎn)生的調(diào)水蓄水保土效益等物質(zhì)基礎(chǔ)上的，主要固碳途徑包括植物途徑、土壤途徑和水體途徑，并且參考陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯核算方法，結(jié)合水土流失治理措施及其效益基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，分析和厘清了水土保持碳匯能力評估指標(biāo)體系[4]。

從“雙碳”目標(biāo)看，青海是巨大的碳匯盈余地，習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)“希望青海在實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰方面先行先試”。為此，以2021年度青海省水土保持工程完成量為基礎(chǔ)，開展水土保持工程固碳效益研究，以期量化青海省水土保持工程固碳效益，逐步推動水土保持碳匯納入溫室氣體自愿減排交易機(jī)制。

1 研究區(qū)概況

青海省地域遼闊，地貌復(fù)雜多樣，兼具黃土高原、青藏高原和西北高山區(qū)三個地域特點(diǎn)，是全國水土流失最為嚴(yán)重的省份之一。由于青海省特殊的自然地理環(huán)境，海拔高，氣候寒冷、干旱，土壤流失面積大，侵蝕類型多樣，植被生長周期短，因此具有獨(dú)特的水土流失特點(diǎn)，水土流失治理難度大。

根據(jù)全國水土流失動態(tài)監(jiān)測，截至2021年末，青海省水土流失面積28.10萬km2（含凍融侵蝕），占國土總面積的40%以上。2021年青海省水土保持工程主要集中在湟水流域，見圖1。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源為《2021年青海省水土保持公報》及青海省水土保持中心2021年度水土保持工程完成量，其中：小流域水土保持綜合治理工程28項(xiàng)，治理面積503.30 km2；坡耕地水土流失綜合治理工程6項(xiàng)，治理面積28.87 km2；新建淤地壩5座，總庫容256.38萬m3。

2.2 研究方法

水土保持工程措施通常起到防治水土流失、維持土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性、減少泥沙入河的作用，避免土壤有機(jī)碳在水蝕、風(fēng)蝕等影響下隨土壤流失產(chǎn)生遷移、土壤結(jié)構(gòu)遭到破壞、土壤碳排放加劇，從而實(shí)現(xiàn)土壤有機(jī)碳的積累[2]。水土保持植物措施通過植物光合作用將大氣中的CO2轉(zhuǎn)化為纖維素等有機(jī)質(zhì)[3]，產(chǎn)生固碳效益。以封禁措施為代表的自然修復(fù)方案通過控制外來擾動因素，在封禁區(qū)域營造良好的植被生長條件，促進(jìn)生物量的增加，從而增加區(qū)域固碳效益。

根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，小流域水土保持綜合治理工程固碳效益分析采用典型分析法，簡易流程為：分析工程分布規(guī)律→選定不同類型區(qū)的典型工程→計(jì)算典型工程單位面積固碳效益→以典型工程推算類型區(qū)固碳效益→匯總固碳總量。坡耕地水土流失綜合治理工程以治理土壤流失為主，采用計(jì)量法，通過計(jì)量治理后減少的土壤流失量中固定的碳儲量進(jìn)行固碳效益分析。淤地壩工程以治理溝道土壤流失為主，采用計(jì)量法，通過計(jì)算淤積泥沙中固定的碳儲量進(jìn)行固碳效益分析。開展水土保持固碳效益分析的簡易模型見圖2。

參照《森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量計(jì)量指南》[5]，通過計(jì)算單位時間內(nèi)水土保持植物措施喬灌草活體地上生物量、地下生物量和枯落物、枯死木生物量的增加量，以及相對應(yīng)的含碳率得出植物碳儲量。根據(jù)土壤有機(jī)碳含量和減少的土壤流失量得出保土固碳量[6]。

1）地上生物量計(jì)量方法：喬木地上生物量通過查閱立木生物量模型及碳計(jì)量參數(shù)[7-8]獲得數(shù)據(jù)（林業(yè)調(diào)查通常采用典型樣地抽樣調(diào)查、運(yùn)用遙感和地理信息技術(shù)等方法獲得地上生物量），未發(fā)布立木生物量模型及碳計(jì)量參數(shù)的樹種采用蓄積量-生物量轉(zhuǎn)換法[5]計(jì)算；灌木地上生物量采用缺省值[5]；草本地上生物量查閱《青海草地資源》[9]。

2）地下生物量計(jì)量方法：喬木地下生物量可以根據(jù)地下生物量與地上生物量比值（缺省值）計(jì)算，本研究通過查閱立木生物量模型及碳計(jì)量參數(shù)[7-8]獲得，或根據(jù)蓄積量-生物量轉(zhuǎn)換法[5]計(jì)算；灌木地下生物量采用缺省值[5]；草本地下生物量查閱《青海草地資源》[9]。

3）封禁措施生物量計(jì)量方法：封禁措施生物量根據(jù)封禁區(qū)內(nèi)植物類型（喬木、灌木或草本）參照前文地下、地上部分生物量計(jì)量方法計(jì)算。青海省封禁區(qū)以草本為主，查閱《青海草地資源》[9]確定地下、地上生物量。

4）枯落物生物量計(jì)量方法：根據(jù)枯落物生物量占地上生物量的比例計(jì)算[5]。

5）枯死木生物量計(jì)量方法：根據(jù)枯死木生物量占喬木地上生物量的比例計(jì)算[5]。

3 結(jié)果與分析

3.1 小流域水土保持綜合治理工程固碳效益

2021年青海省共開展小流域水土保持綜合治理工程28項(xiàng)，治理水土流失面積共503.30 km2，完成工程量為：坡改梯1 437.22 hm2，水保喬木林1 921.53 hm2、水保灌木林773.69 hm2，混交林176.33 hm2，經(jīng)濟(jì)林79.18 hm2，四旁植樹361.10 hm2，封禁治理44 606.09 hm2，種草975.01 hm2（見表1）。

3.1.1 典型小流域綜合治理效益

3.1.1.1 選取典型小流域

以青海省行政區(qū)劃為主，結(jié)合草地區(qū)劃，綜合考慮2021年度28項(xiàng)小流域水土保持綜合治理工程建設(shè)區(qū)的海拔、降水量、土壤類型、土壤侵蝕強(qiáng)度等因素，選取各區(qū)域內(nèi)具有代表性的典型小流域進(jìn)行調(diào)查和分析，進(jìn)而推算全市（州）水土保持工程的固碳效益。

以黃河流域溫性草原區(qū)為例，該區(qū)域有5項(xiàng)小流域水土保持綜合治理工程，海拔2 325～3 505 m，土壤侵蝕模數(shù)2 337～4 800 t/（km2·a），土壤以灰鈣土、栗鈣土為主，區(qū)域內(nèi)不同地區(qū)年降水量為253～563 mm。經(jīng)過綜合分析，選取平均海拔2 800 m、土壤侵蝕模數(shù)3 100 t/（km2·a）、土壤類型為灰鈣土和栗鈣土、年降水量為342.5 mm的尖扎縣尖扎灘鄉(xiāng)石乃亥小流域?yàn)榫C合治理項(xiàng)目典型小流域。

3.1.1.2 工程措施固碳效益

尖扎縣尖扎灘鄉(xiāng)石乃亥小流域綜合治理項(xiàng)目中坡改梯措施面積25.80 hm2，該區(qū)原土壤侵蝕模數(shù)約3 100 t/（km2·a），通過治理減少至1 000 t/（km2·a）以下，減少的水土流失量為541.8 t/a。該區(qū)域土壤平均有機(jī)質(zhì)含量為23.55 kg/t[6]，土壤有機(jī)碳含量占土壤有機(jī)質(zhì)含量的58%。經(jīng)計(jì)算，工程措施保土固碳量為7.40 t/a。

3.1.1.3 植物措施固碳效益

植物措施通常包括喬灌草種植、封禁修復(fù)等。根據(jù)《森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量計(jì)量指南》[5]，植物措施喬灌草的碳儲量計(jì)算公式為

C=∑nk=1（Mk×Fk）×S（1）

Mk=MA，k+MB，k（2）

式中：C為植物措施喬、灌、草的碳儲量，單位t；Mk為植物k平均單位面積生物量，單位t/hm2；Fk為植物k的含碳率；S為植物措施喬、灌、草面積，單位hm2；MA，k為植物k平均單位面積地上生物量，單位t/hm2；MB，k為植物k平均單位面積地下生物量，單位t/hm2。

尖扎縣尖扎灘鄉(xiāng)石乃亥小流域綜合治理項(xiàng)目植物措施固碳效益如下：

1）喬灌草種植固碳。該項(xiàng)目栽植水保喬木林9.97 hm2、水保灌木林20.71 hm2、經(jīng)濟(jì)林11.01 hm2，無種草措施（因該項(xiàng)目沒有種草措施，因此本次只計(jì)算喬灌木種植的固碳效益；種草措施的固碳效益計(jì)算方法與封禁措施一致）。其中，水保喬木林主要樹種為云杉、青楊，混交，各栽植12 488株；經(jīng)濟(jì)林樹種為山杏，共栽植27 579株。

通過查閱文獻(xiàn)[10-12]確定云杉、青楊連年生長量（胸徑連年生長量ΔD、高度連年生長量ΔH）。根據(jù)《立木生物量模型及碳計(jì)量參數(shù)——云杉》［7］中立木生物量二元模型MA=0.307 98D1.557 10H0.256 63（MA為單株地上生物量，單位kg；D為胸徑，單位cm；H為高度，單位m；下同）和MB=0.094 151D2.225 93H－0.347 53（MB為單株地下生物量，單位kg，下同），結(jié)合云杉連年生長量，計(jì)算單株云杉年初、年末生物量，其差值為單株云杉生物量年度增量ΔM單株[單位kg/（株·a）]；參照《立木生物量模型及碳計(jì)量參數(shù)——樺樹》［8］中立木生物量二元模型MA=0.202 54D1.480 13H0.520 19和MB=0.075 658D1.690 31H0.280 28，結(jié)合青楊連年生長量，計(jì)算單株青楊生物量年度增量ΔM單株[單位kg/（株·a）]。喬木單株生物量年度增量與栽植數(shù)量的乘積即總生物量。喬木含碳率F采用缺省值0.5。

根據(jù)郭欣雨等[13]建立的山杏二元立木材積方程V=0.000 061 60H1.929D0.960 9計(jì)算材積（單位m3/株），通過立木材積與栽植密度計(jì)算蓄積量（單位m3/hm2）；根據(jù)《森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量計(jì)量指南》［5］，地上生物量為蓄積量、木材密度、生物量擴(kuò)展因子之積，其中木材密度采用缺省值0.482 t/m3，生物量擴(kuò)展因子為1.514；地下生物量為地上生物量乘以0.262。根據(jù)實(shí)際調(diào)查所得山杏連年生長量，計(jì)算山杏單位面積生物量年度增量ΔM[單位t/（hm2·a）]。含碳率F采用缺省值0.5。

項(xiàng)目栽植的水保灌木林為檸條，根據(jù)《森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量計(jì)量指南》［5］，灌木平均單位面積生物量采用缺省值：地上生物量為12.51 t/hm2，地下生物量為6.72 t/hm2。檸條5 a成林，單位面積生物量年度增量為：地上生物量年度增量2.50 t/（hm2·a），地下生物量年度增量1.34 t/（hm2·a）。灌木含碳率F采用缺省值0.47。

根據(jù)喬灌木生物量年度增量、含碳率和工程量，按照式（1）、式（2）計(jì)算該項(xiàng)目植物措施年度碳儲量增量，即固碳效益ΔC，共計(jì)48.47 t/a（見表2）。

2）封禁措施固碳。該項(xiàng)目圍欄封育1 432.51 hm2，屬于溫性草原區(qū)，根據(jù)《青海草地資源》［9］，該區(qū)天然草地地上、地下單位面積生物量共計(jì)1 661.51 kg/（hm2·a）。通過查閱文獻(xiàn)，王順利等[14]的研究顯示溫性草原區(qū)在多年封育措施下，草地生物量增加24.45%，因此有擾動狀態(tài)下草地生物量為1 335.08 kg/（hm2·a），草地生物量增加量326.43 kg/（hm2·a）。根據(jù)《林業(yè)碳匯計(jì)量監(jiān)測技術(shù)規(guī)程》[15]，草本含碳率采用缺省值0.327。因此，通過封禁治理措施，該項(xiàng)目固碳效益為152.91 t/a。

3）枯落物固碳。植物措施地上生物量增量為喬灌木地上單株生物量增量與數(shù)量的乘積，或單位面積生物量增量與面積的乘積，經(jīng)計(jì)算地上生物量增量喬木林為7.87 t/a、經(jīng)濟(jì)林為9.25 t/a、灌木林為51.78 t/a?？萋湮锷锪空嫉厣仙锪康谋壤鶕?jù)《森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量計(jì)量指南》［5］取值，溫帶針闊混交林為12.077%、經(jīng)濟(jì)林為13.940%、灌木林為32.049%。枯落物含碳率采用缺省值0.37。該項(xiàng)目枯落物固碳共計(jì)6.97 t/a。

4）枯死木固碳。該項(xiàng)目喬木地上生物量增量為7.87 t/a，枯死木生物量占喬木地上生物量的比例根據(jù)《森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量計(jì)量指南》［5］取值，西北地區(qū)為3.11%，枯死木含碳率采用缺省值0.37。該項(xiàng)目枯死木固碳共計(jì)0.09 t/a。

5）植物措施保土固碳。該項(xiàng)目植物措施面積共計(jì)1 474.20 hm2，土壤侵蝕模數(shù)差值2 100 t/（km2·a），減少的水土流失量為30 958 t/a。該區(qū)域?yàn)榛意}土和栗鈣土，平均土壤有機(jī)碳含量為13.66 kg/t。經(jīng)計(jì)算，植物措施保土固碳量為422.89 t/a。

綜上，尖扎縣尖扎灘鄉(xiāng)石乃亥小流域綜合治理項(xiàng)目治理總面積15.00 km2，工程措施和植物措施固碳效益總量638.73 t/a，固碳效益平均值42.58 t/（km2·a），可代表黃河流域溫性草原區(qū)海南州1項(xiàng)、黃南州4項(xiàng)小流域水土保持綜合治理工程的固碳能力。

3.1.2 青海省2021年小流域綜合治理效益

采用以上計(jì)量方法，計(jì)算各類型區(qū)典型工程固碳效益，以典型工程推算得出青海省2021年新建小流域水土保持綜合治理工程固碳效益共計(jì)40 443 t（見表3），單位面積固碳效益80.35 t/（km2·a）。

3.2 坡耕地水土流失綜合治理工程固碳效益

青海省2021年新建坡耕地水土流失綜合治理工程6項(xiàng)，治理水土流失總面積2 886.66 hm2，均位于西寧市和海東市（民和縣2項(xiàng)，其他區(qū)縣各1項(xiàng)），土壤為灰鈣土、栗鈣土，均屬于中度水土流失區(qū)域，土壤侵蝕模數(shù)2 800～4 500 t/（km2·a），自然條件差異性較小。通過坡耕地水土流失綜合治理，區(qū)域土壤流失得到有效控制，土壤侵蝕強(qiáng)度從中度降至微度，并持續(xù)產(chǎn)生保土效益。

經(jīng)過計(jì)算，新建坡耕地水土流失綜合治理工程每年固碳效益1 139 t（見表4），單位面積固碳效益39.46 t/（km2·a）。

3.3 淤地壩工程固碳效益

2021年，青海省共新建淤地壩5座，分別位于西寧市、海東市，均屬于湟水谷地，自然條件類似。淤地壩均為大型工程，總庫容256.38萬m3，淤積庫容209.27萬m3，淤地壩集水面積共計(jì)30.76 km2。項(xiàng)目區(qū)土壤以栗鈣土為主，表層土壤密度1.22 t/m3[6]，土壤有機(jī)質(zhì)含量37.9 kg/t[6]，土壤有機(jī)碳含量占土壤有機(jī)質(zhì)的58%，為21.98 kg/t。

經(jīng)計(jì)算，2021年新建的5座淤地壩在設(shè)計(jì)年限內(nèi)總攔泥固碳量共計(jì)56 116 t（見表5），設(shè)計(jì)淤積年限為13～20 a，經(jīng)加權(quán)平均，年均固碳效益3 149 t，單位面積固碳效益102.37 t/（km2·a）。

4 結(jié)論

以現(xiàn)有的水土保持碳匯探討為基礎(chǔ)，參照《森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量計(jì)量指南》［5］，結(jié)合《青海土壤》［6］和《青海草地資源》［9］等著作，以及各界學(xué)者對林地、草地、土壤的碳儲量分析文獻(xiàn)，提出了采用典型分析法、計(jì)量法為基礎(chǔ)的水土保持碳匯效益估算方法。經(jīng)計(jì)算，2021年青海省新建水土保持工程總固碳效益為44 731 t，其中：小流域水土保持綜合治理工程固碳效益為40 443 t，坡耕地水土流失綜合治理工程固碳效益為1 139 t，淤地壩固碳效益3 149 t。

單位面積平均固碳效益淤地壩工程＞小流域水土保持綜合治理工程＞坡耕地水土流失綜合治理工程，這是因?yàn)椋河俚貕瓮ǔ＝ㄔO(shè)在溝道侵蝕較為劇烈、集水面積較大的流域，能夠大量攔蓄流域產(chǎn)生的泥沙，單位面積產(chǎn)生的固碳效益較高，但淤地壩淤積完成后，不再持續(xù)產(chǎn)生攔泥固碳效益；小流域水土保持綜合治理工程通常采取工程措施、植物措施綜合治理，能夠持續(xù)產(chǎn)生較明顯的固碳效益；坡耕地水土流失綜合治理工程主要是在較為平緩的坡面（農(nóng)耕區(qū)）攔蓄地表徑流、固定土壤，以梯田攔蓄泥沙為主，因此其固碳效益低于小流域水土保持綜合治理工程。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中共中央黨校（國家行政學(xué)院）.習(xí)近平在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上的講話[Z/OL].（2020-09-22）[2023-10-10].https：//www.ccps.gov.cn/xxsxk/zyls/202009/t20200922_143558.shtml.

[2] 余新曉，賈國棟，鄭鵬飛.碳中和的水土保持實(shí)現(xiàn)途徑和對策[J].中國水土保持科學(xué)，2021，19（6）：138-144.

[3] 李智廣，王海燕，王雋雄.碳達(dá)峰與碳中和目標(biāo)下水土保持碳匯的機(jī)理、途徑及特征[J].水土保持通報，2022，42（3）：312-317，380.

[4] 李智廣，王雋雄，王海燕.區(qū)域水土保持碳匯能力評估的指標(biāo)體系[J].中國水土保持科學(xué)，2023，21（1）：64-72.

[5] 國家林業(yè)和草原局.森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量計(jì)量指南：LY/T 2988—2018[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2018：2-14.

[6] 青海省農(nóng)業(yè)資源區(qū)劃辦公室.青海土壤[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1997：266.

[7] 國家林業(yè)局.立木生物量模型及碳計(jì)量參數(shù)——云杉：LY/T 2655—2016[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2016：3，7，24-26.

[8] 國家林業(yè)局.立木生物量模型及碳計(jì)量參數(shù)——樺樹：LY/T 2659—2016[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2016：3，6，14.

[9] 青海省草原總站.青海草地資源[M].銀川：青海人民出版社，2012：262.

[10] 王學(xué)福，郭生祥.祁連山青海云杉個體生長過程分析[J].林業(yè)實(shí)用技術(shù)，2014（7）：10-13.

[11] 趙勇.不同環(huán)境青楊的生長比較[J].青海農(nóng)林科技，2009（2）：42-43.

[12] 方月梅，姜鵬，商蕾，等.青楊插條繁殖林分生長量及生長期研究[J].河北林果研究，2013，28（3）：237-240，244.

[13] 郭欣雨，馮仲科，曹忠，等.甘肅省山杏山楊相容性一二元材積模型研建[J].林業(yè)資源管理，2015（2）：65-70.

[14] 王順利，金銘，張學(xué)龍，等.不同封育條件下天然草地生物量對比研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報，2014，34（12）：130-135.

[15] 北京市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.林業(yè)碳匯計(jì)量監(jiān)測技術(shù)規(guī)程：DB11/T 953—2013[S].北京：北京市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，2013：7.

（責(zé)任編輯 徐素霞）