耕地利用|提升我国耕地系统碳增汇减排能力
■宋长青 叶思菁
农田生态系统既可能是碳“源”也可能是碳“汇” 。一方面，全球农业排放的二氧化碳占人为温室气体排放总量21%~25%，是温室气体重要排放源之一 。另一方面，耕地也是巨大的碳库，主要包括土壤有机碳库和农作物生物碳库等 。其中，耕地土壤有机碳库是陆地生态系统中最为活跃的碳库 。研究表明，2010年全球耕地有机碳储量相对于1901年增加了125%，但仍远未达到饱和状态 。
我国农业温室气体排放量约占全国排放总量17%，是我国温室气体排放的重要组成部分 。提升耕地系统碳汇能力，是实现我国碳中和目标的必要手段，也对维护耕地生态健康具有重要意义 。
首先，我国耕地系统固碳减排潜力巨大，有望实现每亩增汇1吨碳 。
研究表明，在未来50~100年内，全世界耕地可固碳200亿~300亿吨，而我国耕地固碳减排潜力尤为突出 。根据史学正等人样本调查结果，在1980年~2011年，我国耕地表层土壤有机碳储量由28.56吨/公顷增加到32.90吨/公顷，平均每公顷耕地的年碳增汇量达140千克 。然而，我国单位面积耕地表层土壤有机碳储量仅为欧美同期均值的69.1%~76.9%，尚存较大的固碳空间 。
化肥是我国农业碳排放的最大碳源，化肥生产使用引起的碳排放量占农业碳排放量年平均值的59.87%，每千克氮肥的生产运输约产生8.21千克二氧化碳 。我国耕地占全球9%，但化肥消耗量约占全球35%，具有较大的减肥减排潜力 。
而保护性耕作，包括少/免耕、永久覆盖、多样性复合种植系统和综合养分管理系统，是耕地碳增汇减排的主要路径 。研究表明，通过大力推广保护性耕作措施，我国耕地土壤未来可增加有机碳20亿~25亿吨 。然而截至2015年，我国采用保护性耕作技术的耕地尚不足耕地总面积的8%，推广保护性耕作技术的固碳空间巨大 。
其次，提升耕地系统固碳减排能力需考虑区域性差异 。
我国幅员辽阔，地形复杂，从南到北纵贯7个气候带，从东到西横跨4000米高差，气候条件、地形地貌、土壤性状等自然条件千差万别，相应的经济社会发展程度也不相同 。多样化的气候类型与下垫面条件决定了我国耕地系统的固碳增汇特征在初始状态、饱和水平与提升路径等方面具有显著区域性差异 。
不同地区的耕地土壤表层初始有机碳密度与变化特征存在差异，基本表现为东北、华南、西南高（每千克土壤含碳大于16克）而华北、西北较低（每千克土壤含碳小于8.5克），东北降低而其它地区升高的格局 。气候、地形、土壤母质等因素变化导致不同地区耕地土壤碳密度饱和水平存在差异 。
不同地区耕地适宜的增汇技术措施存在差异，例如，在辽宁、河南、湖南、山东省实施免耕秸秆还田，土壤表层年均固碳量分别为0.95、0.62、0.29、0.1吨每公顷，而相同策略在吉林省导致单位公顷每年0.04吨的碳排放 。
此外，农业灌溉、农业能源利用（柴油、电能）、农业投入品生产使用（化肥、农药、地膜等）等农田管理策略调整也受到耕地微地形与耕作条件、耕地集约利用水平、农作物类型、农户知识与技能水平等因素的影响而表现出区域性差异 。
因此，提升耕地系统固碳减排能力不能一刀切，需耦合自然因素与经济社会因素的综合作用，兼顾区域生态环境的核心挑战 。
再次，推动交叉科技创新，发展耕地固碳减排技术体系 。
提升耕地固碳减排能力急需推动多学科交叉的科技创新，包括加强区域性碳—水—粮食—能源耦合关联与协同优化机制的认知，分区域、分类型解析农田管理技术的固碳减排过程与效应，探索气候变化情景下区域可持续的耕地固碳减排路径，为耕地碳汇研究提供理论引导；构建耕地碳汇与碳排放天—空—地—网一体化调查监测网络，加强与国际标准协调衔接，研发制定统一的固碳减排核算方法与标准体系与装备，为耕地碳汇研究与碳交易实施提供科学数据与计算方法支撑；推广耕地固碳减排工程实践，以提升耕地固碳能力为目标完善高标准农田建设标准与保护性耕作技术标准，形成高效的耕地固碳技术推广应用方案 。
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