高晶霞
(山西晉環(huán)科源環(huán)境資源科技有限公司,山西 太原 030000)
為了應(yīng)對全球氣候變化,世界各國紛紛制定碳中和目標(biāo)和發(fā)展策略,我國也提出在2030 年碳達(dá)峰,到2060 年實(shí)現(xiàn)碳中和。最近中共中央辦公廳和國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于加強(qiáng)新時(shí)代水土保持工作的意見》,提出圍繞水土保持碳匯能力方面開展基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。建設(shè)項(xiàng)目在開發(fā)過程中會(huì)不同程度擾動(dòng)地貌、破壞土壤結(jié)構(gòu)和植被,使土壤的抗蝕力、抗沖力減弱,造成水土流失。建設(shè)項(xiàng)目水土保持措施的建設(shè),對水土流失進(jìn)行整合治理,提升區(qū)域水土保持功能和碳匯能力,改善周圍生態(tài)環(huán)境有著重要作用。
水土流失是普遍存在的環(huán)境問題,由其帶來的植被生產(chǎn)力降低和土壤有機(jī)碳遷移對生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程和碳排放造成不利影響。為了治理水土流失,我國法律規(guī)定征占地面積在0.5 hm2以上或者挖填土石方總量在1 000 m3以上的項(xiàng)目就需要編制水土保持方案,建設(shè)方需按照方案內(nèi)容完成相關(guān)工程。
水土保持措施主要包括了工程措施和生物措施。工程措施主要為修建各種建筑物用來防治水土流失,雖然也有一定的固碳能力,但十分有限。水土保持生物措施主要是通過改善土地利用結(jié)構(gòu)和土壤質(zhì)量,維持和提高土壤土地生產(chǎn)潛力。不僅可以保持水土、涵養(yǎng)水源、控制水土流失,還能夠改善周圍環(huán)境,具有一定的碳匯作用。因此水土保持在碳中和方面的作用主要考慮水土保持生物措施的匯碳能力。
水土保持生物措施碳匯途徑主要包括植物、土壤和水體三個(gè)途徑。
植物碳匯途徑主要是通過植物的光合作用,吸收空氣中的二氧化碳合成纖維素等有機(jī)質(zhì),將碳儲存在植物中。根據(jù)相關(guān)資料[1],林木每生長1 m3蓄積量,大約可以吸收1.83 t 二氧化碳,釋放1.62 t 氧氣。為了防止水土流失,水土保持生物措施有植樹造林、種植防風(fēng)固沙草木、對破壞區(qū)域進(jìn)行生態(tài)修復(fù)等,以及促進(jìn)林草和農(nóng)作物生長發(fā)育的梯田、草田輪作、橫坡帶狀間作等工程措施和耕作措施。特別是礦山開采、管道輸送、交通道路等建設(shè)項(xiàng)目,在建設(shè)過程中會(huì)破壞原有土壤結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境,采取的生物措施有人工種植喬木、灌木和草本植物等措施,這些植物通過光合作用會(huì)將二氧化碳固定在生物體內(nèi)。
土壤碳匯途徑主要是通過各種水土保持措施改善土壤環(huán)境增加固碳能力[2]。一方面表現(xiàn)在防止現(xiàn)有土壤的碳流失,鞏固土壤固碳能力;另一方面建設(shè)項(xiàng)目所影響范圍內(nèi)林草灌木凋謝掉落后形成腐殖質(zhì)作為肥料固定在土壤中,提高土壤碳匯能力。有相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)[3]:首先,團(tuán)聚體碳流路徑從大團(tuán)聚體向粘粉粒徑流動(dòng),同時(shí)表層土壤的碳流強(qiáng)度逐漸降低;其次,植物衍生碳主要被固定在大團(tuán)聚體中,到頂級林階段時(shí)表層土壤中植物衍生碳對各粒徑團(tuán)聚體碳庫的貢獻(xiàn)分別為:大團(tuán)聚體占比30%,微團(tuán)聚體占比27%,粘粉粒徑占比25%[3];最后,細(xì)根對團(tuán)聚體碳庫的貢獻(xiàn)大于凋落物。目前土壤固碳一般通過團(tuán)聚體、腐殖質(zhì)的形成進(jìn)行評估,但是關(guān)于植物演替過程中碳輸入對團(tuán)聚體、腐殖質(zhì)的貢獻(xiàn)以及碳在其內(nèi)部的傳輸路徑仍在研究。
水體碳匯途徑主要是通過水土保持工程措施的建設(shè)攔蓄水體,利用水體本身對二氧化碳的吸收和溶解能力,并且在水中的浮游植物和水生生物也可以通過光合作用吸收二氧化碳[4]。另外,水土保持工程建設(shè)可營造生態(tài)清潔小流域,提高區(qū)域范圍內(nèi)的水土資源利用情況,改善周圍生態(tài)環(huán)境,可提高碳利用效率和碳捕獲能力,對自然碳匯起到積極的促進(jìn)作用。
以煤礦開采項(xiàng)目為例,大部分煤礦處于我國西北部水土流失嚴(yán)重的地區(qū),工業(yè)場地、風(fēng)井場地以及矸石場地的建設(shè)會(huì)占用大量土地,在場地周圍及開挖坡面上修建擋墻、截水溝、排水溝等設(shè)施,攔擋坡面土壤,流失穩(wěn)定土質(zhì)結(jié)構(gòu)、防止雨水沖蝕。
同時(shí)在煤炭開采過程中會(huì)造成地面沉陷、地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害,需采取對沉陷區(qū)域填補(bǔ)、復(fù)墾等措施進(jìn)行治理。矸石填埋場除了建設(shè)攔矸壩、截水溝、排水渠等措施外,在封場后需要進(jìn)行復(fù)墾和綠化。這些水土保持措施的建設(shè)和實(shí)施,將二氧化碳通過多種途徑共同作用匯集在一起,保證各類措施能夠持續(xù)、高效地發(fā)揮作用,提升區(qū)域范圍內(nèi)的碳捕集和碳中和能力。
還可以采用生物多樣性方法和措施,對廢棄礦區(qū)及閉坑礦區(qū)進(jìn)行生態(tài)修復(fù)和土地綠化整治,通過擴(kuò)大植被覆蓋面積,發(fā)展固碳林,增加林地碳儲量,防止多余的碳向大氣排放,達(dá)到減排固碳效果。
需要注意的是植物具有生命周期性,在水土保持工程初期,植物難以存活,需要1~2 a 的更迭才能改善土壤治理,使其具有一定的肥力和生產(chǎn)潛力。雖然這個(gè)過程略顯漫長,但是植物對二氧化碳的捕集和消除具有成本低、生態(tài)附加值高、固碳量大的優(yōu)勢不可忽視。
通過以上分析可以看出,建設(shè)項(xiàng)目在水土保持的碳中和途徑,除了工程措施和生物措施所能夠起到的碳匯作用外,其所構(gòu)建的高效植物生態(tài)系統(tǒng)或營造出的清潔生態(tài)小流域,同時(shí)會(huì)提高植物的光效、生物量和適應(yīng)性,為水土保持碳匯能力提供有效保障。