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从土地资源管理视角求解碳中和

2021-04-02 10:41:57    来源: 中国自然资源报    作者:黄征学 黄贤金 赖力 曾楠 张小全 靳彤 葛 乐

实现碳中和要高度重视耕地保护

黄征学

碳达峰和碳中和不仅仅是节能减排的重要目标,而且是提升国际竞争力、参与全球治理的重要手段。实现碳达峰和碳中和目标,转变发展方式是根本,降碳是关键,碳汇与负碳是补充。国家“十四五”规划把“降低碳排放强度,支持有条件的地方率先达到碳排放峰值,制定2030年前碳排放达峰行动方案”作为重要任务。截至2021年2月底,国内已有15个省区市宣布碳达峰和碳中和计划,相关部门也在积极推动钢铁、建材、有色、化工、石化、电力、煤炭等重点行业碳达峰的行动方案和路线图。农业尽管没有被列入碳排放的重点行业,但据测算,农业农村温室气体排放占比仍达到全国排放总量的15%。作为农业生产重要生产要素的耕地,既是碳排放的重要主体,也是固碳的重要单元,有条件在平衡国家粮食安全和碳达峰和碳中和中发挥更大的作用,降低生产中的碳投入,增加耕地生态系统碳汇能力。笔者认为,提高耕地保护在碳达峰碳中和中的作用,要从几个方面入手:

着力稳定耕地数量

耕地的数量是产生碳汇和固碳的根本保证。以固碳为例,如果按照18亿亩耕地、平均容量1.2吨/立方米计算,通过秸秆综合利用将土壤有机质含量提高1%,相当于土壤从空气中净吸收了306亿吨二氧化碳,对碳中和贡献非常大。因此,保证耕地的数量极其重要。要结合国土空间规划的编制,划定永久基本农田控制线,尽快完成永久基本农田控制线勘界定桩,严守18亿亩耕地红线。发挥大数据和地理信息平台优势,搭建智慧耕地管理平台,推动建立耕地保护目标、指标和坐标联动关系,强化数据、图表、信息平台协同管理。健全国家、省、市、县、乡镇五级政府全链条、全要素、全区域的国土空间用途管制制度,严格控制新增建设占用耕地特别是优质耕地,鼓励和支持有条件的地区率先开展建设用地减量化发展。强化省级政府耕地保护责任,健全管控、建设、激励多措并举的耕地保护新机制,严格落实耕地占补平衡制度,保持省域内耕地规模总体稳定。推动自然资源管理部门与审计、司法、监察等部门信息共享,形成耕地保护制度实施的合力,采用“长牙齿”的硬措施保护耕地。借鉴森林、草原等生态补偿制度,研究开展永久基本农田保护补偿制度,增加政府投入,调动地方政府和种地农户保护耕地的积极性。调整农业种植结构,采用轮作、间作套种等栽培措施,种养结合,大力发展固碳效益高、固碳成本低的水稻、小麦、玉米、马铃薯等大田作物,严格禁止耕地“非粮化”,在确保国家粮食安全的同时,增加作物碳汇。

加快提升耕地质量

耕地质量是协调国家粮食安全和碳达峰碳中和矛盾的重要手段。为确保国家粮食安全,在有限面积内提高单产,主要依靠农药、化肥等生产资料的投入,但这增加了作物生产碳足迹和碳投入。同时,“用地不养地”,导致土壤有机质含量下降,大量的碳被排放到大气中。因此,提升耕地的质量对减少碳投入和碳排放都具有重要意义。要以国家粮食安全生产带为重点,按照集中连片、整体推进的要求,将高标准农田建设与适度规模经营、中低产田改造、农业机械化推广和节水灌溉紧密结合,统筹推进,着力稳定和提高粮食的单产。大力推广施用有机肥料和测土配方施肥,开展高效利用与节肥技术的研发,改善耕地质量,尽量减少化肥、农药等的用量,降低碳投入。发展和推广少耕免耕栽培技术,降低翻耕过程中的碳排放,降低土壤有机碳的矿化和分解。积极发展“低投入、高产出、低排放”的生态循环固碳农业,鼓励秸秆还田,减少环境污染,将固定的碳转入耕地中,增加土壤有机质,降低碳排放。在资源环境承载力弱、耕地利用强度高的地区,建立健全耕地休耕轮作制度,稳定耕地质量,提高耕地固碳能力。

高度关注耕地生态功能

耕地生态是碳汇的主要来源。相关研究结果显示,全世界陆地生态系统有机碳储量分布中,森林占39%~40%,草地占33%~34%,农田占20%~22%,其他4%~7%。我国耕地数量大、分布广,生态功能突出,碳汇发展潜力大。要结合国家粮食生产功能区和重要农产品生产保护区布局,开展差异化研究,分析不同地区、不同作物固碳的效益,在统筹考虑国家粮食安全、碳中和、生态系统功能等多种因素后,引导农户种植增加碳汇的作物。优化种植区和养殖区布局,提高种植业消纳畜禽养殖污染物水平,扩大生态种养和耕地用养的覆盖面。借鉴美国、日本等发达国家的经验,深入研究二氧化碳与作物增产特别是蔬菜大棚增产之间的关系,搭建二氧化碳和蔬菜大棚联通桥梁,积极推动城乡碳汇交易,提高作物产量,提升城郊耕地固碳的水平。明确耕地生态保护监测指标,建立耕地生态系统监测体系,适时开展耕地生态功能在线监测。

耕地是复杂的生态系统,能在碳达峰和碳中和中扮演重要角色,但由于牵扯面大、覆盖面广,需要在统筹研究的基础上,采用行政、技术、经济等手段,协调好部门之间、上下级政府之间的关系,不断提高耕地保护在碳达峰和碳中和中的贡献。

(作者单位:中国宏观经济研究院国土开发与地区经济研究所)

构建低碳国土空间格局体系

黄贤金  赖 力

应对全球气候变化、推进全球可持续发展,日益成为世界共识。如何更积极地发挥国土空间格局优化的作用,构建低碳排放的土地利用结构,践行绿色复苏的气候治理新思路,推进实现2060年碳中和战略目标,是当前亟待回答的一个重大课题。

深刻理解土地利用对于碳汇的重要性

生态系统兼具固碳/排碳功能。人类可以通过植树造林、森林管理、植被恢复及优化农业生产活动等自然资源管理措施或利用方式改进,增强陆地生态系统二氧化碳吸收能力,从而减少温室气体在大气中浓度。根据南京大学科研人员在2016年的研究成果发现:1990年到2010年我国自然资源管理导致的植被和土壤碳储量损失达14.5亿吨,年均0.732亿吨,相当于每年释放二氧化碳2.68亿吨,约为2010年时全国人为源二氧化碳排放的 4%,显著削弱了生态系统碳汇的潜力。研究团队认为,按照现有国家温室气体排放清单结果,碳汇能力约抵消人为源排放6%,如果下一步自然资源管理方式得当,生态系统碳汇能力可达到抵消人为源排放10%的水平。另外,研究团队评估认为,《全国土地利用总体规划纲要(2005-2020)》的碳减排贡献,即在2005年的基础上,通过土地利用结构优化对2020年实现单位GDP碳减排40%~45%的目标有27.6%的贡献。

那么,我国陆地生态系统的碳汇贡献如何呢?南京大学科研人员的研究结果表明,中国陆地生态系统总碳汇水平总体在5.133亿~5.537亿吨二氧化碳/年。从分类结构来看,植被碳库和土壤碳库都呈现较强的碳汇功能。从生态系统类型来看,森林的碳汇功能在整个陆地生态系统中作用举足轻重,约占整个陆地生态系统的2/3左右。空间格局来看,华东、华南和华北地区土地利用的碳汇效应比较显著,而东北和西南地区存在较为显著的土地利用碳排放效应,而西北地区土地利用的碳汇(源)效应不甚显著。需要指出的是,从土地利用来看,需要充分考虑不同土地利用类型的碳汇差异,并基于此优化土地利用结构。当然,也可以通过改良土地利用、加强自然资源管理以及生态修复,进一步增强碳汇功能。

完善土地利用碳源、碳汇核算方法体系,探索制定符合国情的土地利用碳排放清单

根据联合国政府间气候变化专业委员会2006年的相关清单,土地利用碳源碳汇评估方法包括三类土地利用分析方法:第一类有土地利用总面积,无土地利用间转化的数据;第二类是有土地利用总面积,包括类别间的变化的数据(类似土地利用转化矩阵);第三类是有空间明晰的土地利用转化数据。因此,要充分揭示中国土地利用的碳汇实际,就需要构建体现我国各类土地利用体现差异的土地利用清单,从而便于基于空间明晰数据进行土地利用碳源、碳汇核算。其主要优点是,发挥自然资源部门第三次自然资源调查数据优势,通过地理信息系统分析工具将多种空间明晰数据集(如土壤、植被等分层数据集)结合起来,从而详细揭示或描述不同空间地块在土地利用转化前后的覆被或利用信息,以便开展精准评估。笔者认为,我国土地利用碳排放清单大致包含以下内容:

在保持的土地利用类型植被碳汇核算方法上,包括对不同时期土地利用栅格进行叠加,辨析保持的土地利用类型;采集林草清查调查成果数据或相关生态系统碳汇能力研究的成果,归纳并获取不同植被类型的碳汇参数。其中森林的碳汇数据建议采用联合国政府间气候变化专业委员会或省级温室气体清单的推荐算法等。此外,在转变的土地利用类型植被碳汇和土壤碳源、碳汇的核算方法上,以及在保持的土地利用类型土壤碳源、碳汇等核算方法中,也包含不同核算方法,包括采集国内已有的植被碳密度研究成果,获取不同植被类型的碳密度参数;农地管理的土壤碳汇、草地管理的土壤碳汇、森林管理的土壤碳汇等核算,获取基准期的土壤类型图和土壤有机碳密度参数等。

优化国土空间格局,积极支撑碳中和战略

低碳国土空间开发的实现主要有碳减排和碳增汇两个途径。前者是以“源”作为出发点,需要通过科技进步以及能源改革,更多地减少人为源的碳排放;而后者是从“汇”的角度来考虑,采用合理有效的措施将更多的碳固定于生态系统中。尽管陆地生态系统具备不同的碳汇能力,但仍然需要注重通过国土空间格局优化,更多地实现陆地生态系统的碳汇功能,以更多地中和人类经济社会系统的碳排放。为此,笔者建议:

一是以碳汇能力提升为导向,强化国土空间规划实施监督。注重对于碳汇高区域空间的保护,尤其是在国土空间规划以及国土空间详细规划等编制中,建立碳汇影响评估制度,提出碳汇损失补偿机制,或者碳汇空间补偿机制。

二是以主要碳汇空间保护为重点,强化对于东南地区的国土空间管制。东南地区既是重要的碳源,还是重要的碳汇空间。因此,需要进一步严格监管东南地区这一重要碳源/汇空间的自然生态系统保护,包括:林地、耕地、草地以及湿地系统的保护与修复。

三是以碳达峰为契机,强化建设用地总量管控。建设用地扩张所引致的非建设用地减少,是土地利用碳排放的重要原因。对此建议:评估建设用地扩张的碳源/汇效应,注重优化、布局低碳导向的城市空间布局,探索构建低效排放的建设用地格局体系;制定重大基础设施以及城乡建设用地扩张的碳中和政策;创新建设用地扩张的碳补偿机制。

四是以碳管控为抓手,探索制定土地利用碳排放标准。结合国家碳达峰、碳中和的战略部署,针对土地利用对于碳排放的影响,制定优势发展区域以及重要碳汇空间的土地利用碳排放标准,从而将碳排放控制与国土空间管制相结合,为构建低碳国土空间格局体系提供制度保障。

(作者单位:南京大学碳中和与国土空间优化实验室)

提升耕地质量   增加土壤碳储量

曾 楠   张小全  靳 彤  葛 乐

土壤健康是保障耕地质量提升的先决条件,提升土壤健康能够最大化地挖掘耕地质量提升潜力。联合国粮食及农业组织将土壤健康定义为在生态系统和土地利用边界内,土壤作为一个生命系统所发挥的维持植物和动物生产力、保持并加强水和空气质量、改善动植物健康状况的能力。健康的土壤能维持多样化的土壤生物群落,促进植物养分循环;通过对土壤持水能力和养分承载容量产生的积极影响,从而改善土壤结构,提升土壤肥力,最终提高作物产量。健康的土壤还可以通过维持或增加自身碳储量,为减缓气候变化作出贡献。

我国实施“藏粮于地、藏粮于技”战略。我国人均耕地数量仅为世界平均水平的45%,意味着必须在加强土壤可持续利用的同时提高生产力。此外,我国土壤肥力水平整体偏低,耕地土壤的有机质含量不及欧洲同类土壤的一半。同时我国土壤出现土壤侵蚀、水土流失、土壤沙化、酸化和盐渍化等现象的面积还在继续扩大,成为我国耕地质量提升障碍,是威胁粮食安全的隐患。“藏粮于地、藏粮于技”战略实现的基础是要保障耕地数量和提升耕地质量,对土壤侵蚀、酸化、盐渍化以及土壤养分瘠薄等共性问题进行解决,有针对性地改善各区域土壤健康,是保障耕地数量、提升耕地质量的关键所在。

基于自然的解决方案多   种措施提升土壤健康

基于自然的解决方案的有效应用可以改善土壤健康,提升耕地质量,保障种植业可持续,因此要加强基于自然的解决方案在农业生产过程中的应用。

例如:在农田及其周边最大限度地修复自然植被或构建自然生境;种植过程中推行保护性耕作模式,采取免耕或少耕减少机械对土壤的扰动;种植覆盖作物提升土壤肥力、增加地表植被覆盖等。需要引起注意的是,大部分农田土壤污染都源于肥料的滥用,为此要开展农田养分管理,精准施肥、按需施肥、施用正确的肥料,从而提升肥料使用效率,以有效降低农田土壤甚至是流域的污染。此外,一项基于自然的解决方案措施的开展,通常会带来其既定目标之外的多重效益,基于自然的解决方案通过多种措施的应用在提升土壤健康的同时,也会带来农田生物多样性的提升、水资源保护和节约利用,同时为应对气候变化作出贡献。

应用实践证实,免耕、种植覆盖作物和作物轮作是提升土壤健康的三大重要措施。根据相关研究,在美国自然资源保护局的支持下,科研机构、社会组织、农业生产者正在积极推进免耕、种植覆盖作物和作物轮作措施的大面积应用,目标是到2025年将这三种土壤健康措施应用到美国一半以上的耕地。若该目标达成,将减少2500万吨的二氧化碳排放(相当于每年减少500万辆小客车);减少1.56亿千克土壤养分的流失;遏制1.16亿吨的土壤侵蚀;为农田土壤增加44亿立方米的可用水容量。除此以外,科学的农田养分管理也是提升耕地土壤健康中一项重要的基于自然的解决方案措施,可以减少面源污染,提升水质;大幅减少农业温室气体排放。

运用“四个正确”养分管理原则提升土壤健康

位于墨西哥湾的密西西比河和大西洋交汇处,每年都会因为不合理施用肥料带来的过量农田养分的径流和淋洗流入,由于典型的水体富营养化现象造成鱼类及其他海洋生物大量死亡。对此,应用基于自然的解决方案,采取有益于土壤健康的农业措施,如覆盖作物、少耕、轮作和土壤养分管理等,防治土壤侵蚀和养分流失,使养分可以留在田里,而避免其进入河道。这些措施可以在提高农产品质量、降低农业成本的同时,消除对环境特别是水生生态系统的负面影响。

4R(四个正确)原则是全球通用的养分管理原则。首先,要求正确的肥料来源,通过评估土壤中现存的养分种类,种植作物所需养分种类以及不同肥料的吸收、利用率,确定正确的肥料种类和来源。其次,要求正确的肥料施用量,通过对土壤养分的化学评估结果、产量目标、作物养分需求量等因素进行综合考量确定正确的施肥量和肥料配比。再其次,要求正确的施肥时间,不同作物生长节律有别,肥料施用需要根据作物的生长规律在适当的时间进行合理施肥,以确保最大化肥料利用率。此外,要求在正确的地点或位置进行施肥,如对一般作物而言根部施肥可以提高肥料利用率,但施肥位置需要综合考虑土壤和作物类型、坡度、农田到地表水的距离等因素。

4R养分管理原则的使用需要因地制宜,通过对农田土壤、种植制度、管理技术和气候等因素的综合考量,在改善土壤健康的同时,降低农业投入、减少养分流失。监测结果证实,要首先对区域内不同农田斑块的径流进行评估,优先选取径流发生率和强度较高的斑块开展相关措施,实现最高的成本效率和保护成效。基于自然的解决方案在农业种植中的应用,通常是几种措施的有机整合,实现对系统性的耕地质量和农业环境问题的解决。例如:在该项目后期,轮作、覆盖作物种植、免耕等保护性农业措施,与4R养分管理原则相结合,形成了一整套解决方案(也称之为4R+原则),在降低农业成本、提升产量的同时,能最大限度地改善土壤健康,提升耕地质量,收获水质提升、农业减排等一系列环境效益。(作者单位:大自然保护协会)

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