“双碳”背景下山东自然保护地碳汇功能及价值_崔晓伟VIP专享VIP免费

山东大学学报理学版2023 1 58 1E-mailxblxb@ sdu.edu.cn
Journal of Shandong UniversityNatural Science) ,Vol.58No12023 http/ /lxbwknjournal.sdu.edu.cn
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收稿日期2022-04-01网络出版时间2022-11-23 134746
网络出版地址http/ / kns.cnki.net / kcms /detail /37.1389N20221122.1145.002.html
基金项目山东省委党校山东行政学院2021 年第四批青年人才专项课题21YT009 山东省社会科学规划项目习近平新时代中国特色社会
主义思想研究专题21CXSXJ05
第一作者简介崔晓伟1987) ,
博士
讲师
研究方向为生态文明国家公园等自然保护地规划设计. E-mailcuixiaoweiqq@ 126.com
*通信作者简介王仁卿1955) ,
博士
教授
博士生导
研究方向为森林和湿地生态
生物多样性保育及生态恢复与重建
E-mailrqwang@ sdu.educn
文章编号1671-9352202301-0031-09 DOI10.6040 /j.issn.1671-9352.0.2022197
背景下山东自然保护地碳汇功能及价值
崔晓伟1
丁萃华1
王仁卿2*
王富海3
1.中共山东省委党校
山东 济南 2501032.山东大学生命科学学院
2662373.济南新绿豪设计有限公司
济南 250000
摘要以山东省自然保护地为研究对象
系统分析了自然保护地内不同生态系统的碳汇功能及其差异性
并针对碳汇价值实现路
径进行了探索研究结果表明
山东省自然保护地的碳汇总量为 2.99×106t / a
其中森林生态系统碳汇最高1.20×106t / a) ,
后依次为农田生态系统9.09×105t / a
近海生态系统5.22×105t / a
滨海湿地生态系统2.27×105t /a
内陆湿地生态系统
1.28×105t / a
草地生态系统0.04×104t / a) ,
其碳汇总价值为 1.23×109
单位面积碳汇价值为 7.61×103/hm2鉴于自
然保护地的碳汇价值
本研究从基于自然保护地生态补偿的角度对碳汇价值实现路径进行了讨论分析
提出了碳交易与生态
补偿相结合的框架体系
关键词碳达峰碳中和自然保护地碳汇价值山东省
中图分类号P964 文献标志码A
引用格式崔晓伟
丁萃华
王仁
双碳
背景下山东自然保护地碳汇功能及价值
J山东大学学报理学版) ,2023581 31-3958.
Functions and values of carbon sink in nature protected areas of Shandong
under the background of Double Carbon
CUI Xiao-wei1DING Cui-hua1WANG Ren-qing2* WANG Fu-hai3
1. Shandong Provincial Party Committee School of the Communist Party of ChinaJinan 250103ShandongChina2. School of
Life SciencesShandong UniversityQingdao 266237ShandongChina3. Jinan Xinluhao Design CoLtdJinan 250000
ShandongChina
AbstractWe systematically analyzed the carbon sink function and differences of different ecosystems in the nature protected areas
in sink is the largest one 1.20×106t / a. Then from the large to the total carbon sink of nature protected area is 2.99×106t /a
which the forest ecosystem carbon small is following by farmland ecosystems 9.09×105t /a) ,off shore ecosystems 5.22×105t / a) ,
coastal wetland ecosystem 2.27×105t /a) ,inland wetland ecosystem 128×105t /a) ,grassland ecosystems 0.04×104t /a. The
total value of carbon sink is 135 million yuan and the average value is 7.61×103yuan /hm2 To realize the carbon sink valuewe ex-
ploded the path based on the perspective of ecological compensationand constructed a framework that combined the carbon trading
and ecological compensation of nature protected areas.
Key wordscarbon peaking and carbon neutralitynature protected areacarbon sinkvalue of carbon sinkShandong Province
0
有国内外学者对中国的碳达峰时间和实现路径进行了研究Tollefson1根据中国在 2020
消费峰值和中国政府持续对可再生能源的投资情况
研究认为中国将提前实现碳排放峰值Elzen 2使
32 山 东 大 学 学 报 理 学 版58
能源与土地利用模型预测中国 2030 年的碳排放结果显
中国当前的减排政策不足以保障在 2030 年实现
峰值
需要更加积极地调整产业结构Niu 3认为中国若想在 2030 年前实现碳排放达峰
需要适当放缓经
济增长速度柴麒敏等4IAMC 模型讨了中国碳排放峰值目标实现路径
认为能源结构调整是 2030
年前实现碳达峰目标的主要举措丁仲礼5
目标的研究重点应该
如何实现碳中和
提出了
我国碳中和的框架路线
明确森林
草地
湿地和海洋等生态系统将在碳中和目标实现中发挥碳汇功能
保护
自然生态系统是确保
双碳
目标顺利实现的重要保障
我国现有自然保护地总面积约占我国陆域面积的 18%
覆盖了 90%的自然生态系统类型85%的国家重
点保护动物和 86%的国家重点保护植物种类6
是实现碳中和目标的重要碳汇区我国学者对各类自然保
护地及不同生态系统的碳汇或固碳潜力开展了相关研究李威等7以国家森林公园为研究对象
估算了全
国国家级森林公园碳密度25518 t /hm2及固碳潜力45 g / m2的时空动态特征初小静等8在黄河三角洲
国家级自然保护区内对滨海湿地生态系统的 CO2净交换量进行了测算
结果显示总净固碳量为 247 g /m2
李捷9对中国海岸带蓝碳生态系统的固碳进行了研究
结果表明汇量127 ~ 308×106t /a与此同
学者们对不同生态系统的碳汇价值也进行了测算研究
李娜等10利用 2017 年祁连山国家公园青海片区
的林地变更数据
了其内森林植被的碳汇价值
结果表明碳交易的潜在价值为 273 ×107
11测算的若尔盖高原湿地碳储量的经济总价值达 578×1010 ~ 2.89×1011
其中沼泽
湖泊
河流湿地碳储
量的经济价值分别为 5.68×1010 ~ 2.84×1011 0.92×109~ 458×1090.03×109~ 016×109温瑞等12基于养殖
贝类固碳基础公式
对海洋牧场附着贝类固碳与生物沉积物固碳进行了碳汇定价
结果表明海湾扇贝
扇贝与褶牡蛎的碳汇价格分别为 165185272 /t有学者对生态系统碳汇价值实现路径进行了探讨
子龙13借鉴国外农田土壤碳汇市场交易实践的做法
分析了我国未来开展农田土壤碳汇市场交易可能存
在的问题
并从完善耕地保护和生态保护补偿政策法规
强化社会资本参与等方面提出了针对性建议
14提出了林业碳汇可以通过国际 CDM 碳汇市场
国内 CCER 市场和碳中和市场实现其价值尽管学者
们对自然保护地或某类生态系统的固碳或碳汇价值进行了研究探讨
但缺乏对自然保护地内不同生态系统
的固碳潜力的系统分析
同时也鲜有关于自然保护地碳汇价值与生态补偿机制耦合的研究报道
因此本研究
以山东省自然保护地为研究对象
结合山东省第三次全国土调以下简称国土
的数据
获取自
然保护地内不同生态系统的分布面积
测算各类自然保护地的碳汇潜力
为全省碳汇测算及碳交易及生态补
偿机制的构建提供参考
1研究方法及数据处理
11研究区概况
山东省位于我国东部沿海
黄河下游
114°36'122°43'
34°25'38°23'
国土总面积为
2.01×108hm2
全省 2020 CO2排放量为 950×109t
约占全国的 1 /10
目标实现压力较大
山东省各类自然保护地 488
其中自然保护区 78
森林公园 115
地质公园 64
湿地公园 200
海洋公园海洋特别保护区31 山东省自然保护地批复面积为 2.07×106hm2
占国土总面积的 10.31%
除自然保护地交叉重叠区域后
实际面积为 1.61×106hm2
占国土总面积的 8.03%山东省自然保护地陆域实
际面积9.15×105hm2
占陆域总面积的 5.93%海域实际面积为 6.96×105hm2
占海域总面积的 14.99%
12数据来源
为获取山东省自然保护地内不同生态系统的固碳潜力和碳汇价值
本研究利用山东省自然保护地整合
优化数据库中自然保护地现状数据
结合
的数据
通过空间提取等方法获取山东省自然保护地
内不同生态系统的分布数据通过中国陆地生态系统通量观测研究网络
中国通量观测研究网络
公开发表文献等获取山东省不同生态系统的固碳潜力相关数据或相关研究成果
测算山东省自然保护地内
不同生态系统的固碳潜力系统分析北京环境交易所
上海环境能源交易所
广州碳排放权交易所
天津排放
权交易所
深圳排放权交易所等 5个碳交易市场价格
以其成交价格的中位数及平均值分别测算山东省自然
保护地的生态系统碳汇价值
并分析各生态系统碳汇价值差异
1期 崔晓
双碳
背景下山东自然保护地碳汇功能及价值 33
13数据处理方法
1.31 自然保护地生态系统划分方法
根据
土地利用现状分类GB /T 210102017的划分
土地利用一级分类共计 12
分别是耕地
林地
草地
商服用地
工矿仓储用地
住宅用地
公共管理与公共服务用地
特殊用地
交通运输用地
域及水利设施用地
其他土地商服用地
工矿仓储用地
住宅用地
公共管理与公共服务用地
特殊用地
通运输用地为建设用地
其固碳潜力可忽略不计
水域及水利设施用地
根据山东
省实际情
可分为耕地生态系统
森林生态系统包括园地
草地生态系统
湿地生态系统和近海生态系
森林生态系统分为乔木林
竹林
灌木林和园地 4个生态系统
湿地生态系统分为内陆湿地生态系统和
滨海湿地生态系统自然保护地内生态系统的划分见表 1
1自然保护地内生态系统划分表
Table 1 Division of ecosystems in nature protected areas
生态系统 子系统 土地利用类型
农田生态系统 水田
水浇地
旱地
森林生态系统 果园
茶园
其他园地
乔木林地
竹林地
灌木林地
其他林地
草地生态系统 其他草地
城镇生态系统 商服用地
工矿仓储
住宅用地
公共管理与公共服务用地
殊用地
交通运输用地
其他土地等所有二级地类以及水域及水利设
施用地仅包括水工建筑用地
内陆湿地生态系统 河流生态系统 河流水面
沟渠
湖泊坑塘生态系统 湖泊水面
水库水面
坑塘水面
内陆滩涂生态系统 内陆滩涂
沼泽地
滨海湿地生态系统 沿海滩涂
近海生态系统 海洋生态系统
1.32 自然保护地生态系统碳汇计算
学者们采用不同的碳汇计量方法对各类生态系统固碳潜力进行了测算海洋生态系统采用实测或用稳
定同位素不平衡法进行测算
其中CO2通量是利用水气平衡法对气界面 CO2交换量测算
洋颗粒有机碳particulate organic carbonPOC输出通量则采用同位素不平衡法或者沉积物捕获器法
获得的数据15陆地生态系统的测算方法包括涡度相关观测技术和生物量转换方程等
其中涡度
相关观测技术是国际通量观测网络的主要技术
用于测算陆地生态系统与大气的 CO2净交换量net ecosys-
tem exchangeNEE16蓄积量生物量转换方程是将同一树种的蓄积量和生物量之间的关系用一个线性
方程描述
将森林及其产品的生物量换算为碳储量时采用含系数 05
再将森林碳储量与当前
一年森林碳储量之差称为森林生物量固碳潜力17
各类自然生态系统的固碳潜力见表 2
由于对山东省草地生态系统的相关研究较少
本研究测算时采用全国草原生态系统的平均固碳潜力值
对黄河口湿地生态系统和渤
黄海海洋生态系统
采用相关实测研究数据测算固碳潜力城镇生态系统固碳
潜力为 0对于其他生态系统的固碳潜力测
是通过将不同生态系统的全国或其他地区数据与山东省相
关研究数据进行加权平均后作为该生态系统的固碳潜力
其他地区测算的固碳潜力权重为 0.3
山东省相关
研究的固碳潜力为 0.7计算公式如下
Csink =03×x1+xn
n+07×y1+yn
n 1
山东大学学报(理学版)2023年1月第58卷第1期E-mail:xblxb@sdu.edu.cnJournalofShandongUniversity(NaturalScience),Vol.58,No.1,2023http://lxbwk.njournal.sdu.edu.cn©山东大学科技期刊社版权所有Tel:+86-531-88366917收稿日期:2022-04-01;网络出版时间:2022-11-2313:47:46网络出版地址:http://kns.cnki.net/kcms/detail/37.1389.N.20221122.1145.002.html基金项目:山东省委党校(山东行政学院)2021年第四批青年人才专项课题(21YT009);山东省社会科学规划项目习近平新时代中国特色社会主义思想研究专题(21CXSXJ05)第一作者简介:崔晓伟(1987—),男,博士,讲师,研究方向为生态文明国家公园等自然保护地规划设计.E-mail:cuixiaoweiqq@126.com通信作者简介:王仁卿(1955—),男,博士,教授,博士生导师,研究方向为森林和湿地生态、生物多样性保育及生态恢复与重建.E-mail:rqwang@sdu.edu.cn文章编号:1671-9352(2023)01-0031-09DOI:10.6040/j.issn.1671-9352.0.2022.197“双碳”背景下山东自然保护地碳汇功能及价值崔晓伟1,丁萃华1,王仁卿2,王富海3(1.中共山东省委党校,山东济南250103;2.山东大学生命科学学院,山东青岛266237;3.济南新绿豪设计有限公司,山东济南250000)摘要:以山东省自然保护地为研究对象,系统分析了自然保护地内不同生态系统的碳汇功能及其差异性,并针对碳汇价值实现路径进行了探索研究。结果表明,山东省自然保护地的碳汇总量为2.99×106t/a,其中森林生态系统碳汇最高(1.20×106t/a),随后依次为农田生态系统(9.09×105t/a)、近海生态系统(5.22×105t/a)、滨海湿地生态系统(2.27×105t/a)、内陆湿地生态系统(1.28×105t/a)、草地生态系统(0.04×104t/a),其碳汇总价值为1.23×109元,单位面积碳汇价值为7.61×103元/hm2。鉴于自然保护地的碳汇价值,本研究从基于自然保护地生态补偿的角度对碳汇价值实现路径进行了讨论分析,提出了碳交易与生态补偿相结合的框架体系。关键词:碳达峰碳中和;自然保护地;碳汇;碳汇价值;山东省中图分类号:P964文献标志码:A引用格式:崔晓伟,丁萃华,王仁卿,等.“双碳”背景下山东自然保护地碳汇功能及价值[J].山东大学学报(理学版),2023,58(1):31-39,58.FunctionsandvaluesofcarbonsinkinnatureprotectedareasofShandongunderthebackgroundof“DoubleCarbon”CUIXiao-wei1,DINGCui-hua1,WANGRen-qing2,WANGFu-hai3(1.ShandongProvincialPartyCommitteeSchooloftheCommunistPartyofChina,Jinan250103,Shandong,China;2.SchoolofLifeSciences,ShandongUniversity,Qingdao266237,Shandong,China;3.JinanXinluhaoDesignCo.,Ltd,Jinan250000,Shandong,China)Abstract:Wesystematicallyanalyzedthecarbonsinkfunctionanddifferencesofdifferentecosystemsinthenatureprotectedareasinsinkisthelargestone(1.20×106t/a).Thenfromthelargetothetotalcarbonsinkofnatureprotectedareais2.99×106t/a,whichtheforestecosystemcarbonsmallisfollowingbyfarmlandecosystems(9.09×105t/a),offshoreecosystems(5.22×105t/a),coastalwetlandecosystem(2.27×105t/a),inlandwetlandecosystem(1.28×105t/a),grasslandecosystems(0.04×104t/a).Thetotalvalueofcarbonsinkis135millionyuanandtheaveragevalueis7.61×103yuan/hm2.Torealizethecarbonsinkvalue,weex-plodedthepathbasedontheperspectiveofecologicalcompensation,andconstructedaframeworkthatcombinedthecarbontradingandecologicalcompensationofnatureprotectedareas.Keywords:carbonpeakingandcarbonneutrality;natureprotectedarea;carbonsink;valueofcarbonsink;ShandongProvince0引言有国内外学者对中国的碳达峰时间和实现路径进行了研究。Tollefson[1]根据中国在2020年达到煤炭消费峰值和中国政府持续对可再生能源的投资情况,研究认为中国将提前实现碳排放峰值;Elzen等[2]使用32山东大学学报(理学版)第58卷能源与土地利用模型预测中国2030年的碳排放结果显示,中国当前的减排政策不足以保障在2030年实现峰值,需要更加积极地调整产业结构;Niu等[3]认为中国若想在2030年前实现碳排放达峰,需要适当放缓经济增长速度;柴麒敏等[4]基于IAMC模型探讨了中国碳排放峰值目标实现路径,认为能源结构调整是2030年前实现碳达峰目标的主要举措;丁仲礼[5]认为“双碳”目标的研究重点应该是“如何实现碳中和”,提出了我国碳中和的框架路线,明确森林、草地、湿地和海洋等生态系统将在碳中和目标实现中发挥碳汇功能,保护自然生态系统是确保“双碳”目标顺利实现的重要保障。我国现有自然保护地总面积约占我国陆域面积的18%,覆盖了90%的自然生态系统类型、85%的国家重点保护动物和86%的国家重点保护植物种类[6],是实现碳中和目标的重要碳汇区。我国学者对各类自然保护地及不同生态系统的碳汇或固碳潜力开展了相关研究。李威等[7]以国家森林公园为研究对象,估算了全国国家级森林公园碳密度(255.18t/hm2)及固碳潜力(45g/m2)的时空动态特征;初小静等[8]在黄河三角洲国家级自然保护区内对滨海湿地生态系统的CO2净交换量进行了测算,结果显示总净固碳量为247g/m2;李捷等[9]对中国海岸带蓝碳生态系统的固碳进行了研究,结果表明碳汇量为(1.27~3.08)×106t/a。与此同时,学者们对不同生态系统的碳汇价值也进行了测算研究,李娜等[10]利用2017年祁连山国家公园青海片区的林地变更数据,测算了其内森林植被的碳汇价值,结果表明碳交易的潜在价值为2.73×107美元;夏敏等[11]测算的若尔盖高原湿地碳储量的经济总价值达5.78×1010~2.89×1011元,其中沼泽、湖泊、河流湿地碳储量的经济价值分别为5.68×1010~2.84×1011、0.92×109~4.58×109、0.03×109~0.16×109元;温瑞等[12]基于养殖贝类固碳基础公式,对海洋牧场附着贝类固碳与生物沉积物固碳进行了碳汇定价,结果表明海湾扇贝、栉孔扇贝与褶牡蛎的碳汇价格分别为165、185、272元/t。有学者对生态系统碳汇价值实现路径进行了探讨。苏子龙等[13]借鉴国外农田土壤碳汇市场交易实践的做法,分析了我国未来开展农田土壤碳汇市场交易可能存在的问题,并从完善耕地保护和生态保护补偿政策法规、强化社会资本参与等方面提出了针对性建议;李妍等[14]提出了林业碳汇可以通过国际CDM碳汇市场、国内CCER市场和碳中和市场实现其价值。尽管学者们对自然保护地或某类生态系统的固碳或碳汇价值进行了研究探讨,但缺乏对自然保护地内不同生态系统的固碳潜力的系统分析,同时也鲜有关于自然保护地碳汇价值与生态补偿机制耦合的研究报道,因此本研究以山东省自然保护地为研究对象,结合山东省第三次全国国土调查(以下简称国土“三调”)的数据,获取自然保护地内不同生态系统的分布面积,测算各类自然保护地的碳汇潜力,为全省碳汇测算及碳交易及生态补偿机制的构建提供参考。1研究方法及数据处理1.1研究区概况山东省位于我国东部沿海、黄河下游,东经114°36'—122°43'、北纬34°25'—38°23'之间,国土总面积为2.01×108hm2,全省2020年CO2排放量为9.50×109t,约占全国的1/10,“双碳”目标实现压力较大。目前,山东省各类自然保护地488个,其中自然保护区78个、森林公园115个、地质公园64个、湿地公园200个、海洋公园(海洋特别保护区)31个。山东省自然保护地批复面积为2.07×106hm2,占国土总面积的10.31%,扣除自然保护地交叉重叠区域后,实际面积为1.61×106hm2,占国土总面积的8.03%。山东省自然保护地陆域实际面积为9.15×105hm2,占陆域总面积的5.93%;海域实际面积为6.96×105hm2,占海域总面积的14.99%。1.2数据来源为获取山东省自然保护地内不同生态系统的固碳潜力和碳汇价值,本研究利用山东省自然保护地整合优化数据库中自然保护地现状数据,结合国土“三调”的数据,通过空间提取等方法获取山东省自然保护地内不同生态系统的分布数据;通过中国陆地生态系统通量观测研究网络(简称“中国通量观测研究网络”)、公开发表文献等获取山东省不同生态系统的固碳潜力相关数据或相关研究成果,测算山东省自然保护地内不同生态系统的固碳潜力;系统分析北京环境交易所、上海环境能源交易所、广州碳排放权交易所、天津排放权交易所、深圳排放权交易所等5个碳交易市场价格,以其成交价格的中位数及平均值分别测算山东省自然保护地的生态系统碳汇价值,并分析各生态系统碳汇价值差异。第1期崔晓伟,等:“双碳”背景下山东自然保护地碳汇功能及价值331.3数据处理方法1.3.1自然保护地生态系统划分方法根据《土地利用现状分类》(GB/T21010—2017)的划分,土地利用一级分类共计12个,分别是耕地、园地、林地、草地、商服用地、工矿仓储用地、住宅用地、公共管理与公共服务用地、特殊用地、交通运输用地、水域及水利设施用地、其他土地。商服用地、工矿仓储用地、住宅用地、公共管理与公共服务用地、特殊用地、交通运输用地为建设用地,其固碳潜力可忽略不计;对耕地、园地、林地、草地、水域及水利设施用地,根据山东省实际情况,可分为耕地生态系统、森林生态系统(包括园地)、草地生态系统、湿地生态系统和近海生态系统。森林生态系统分为乔木林、竹林、灌木林和园地4个生态系统,湿地生态系统分为内陆湿地生态系统和滨海湿地生态系统。自然保护地内生态系统的划分见表1。表1自然保护地内生态系统划分表Table1Divisionofecosystemsinnatureprotectedareas生态系统子系统土地利用类型农田生态系统水田水浇地旱地森林生态系统果园茶园其他园地乔木林地竹林地灌木林地其他林地草地生态系统其他草地城镇生态系统商服用地、工矿仓储用地、住宅用地、公共管理与公共服务用地、特殊用地、交通运输用地、其他土地等所有二级地类以及水域及水利设施用地(仅包括水工建筑用地)内陆湿地生态系统河流生态系统河流水面、沟渠湖泊坑塘生态系统湖泊水面、水库水面、坑塘水面内陆滩涂生态系统内陆滩涂、沼泽地滨海湿地生态系统沿海滩涂近海生态系统海洋生态系统1.3.2自然保护地生态系统碳汇计算学者们采用不同的碳汇计量方法对各类生态系统固碳潜力进行了测算。海洋生态系统采用实测或用稳定同位素不平衡法进行测算,其中实测海洋CO2通量是利用水气平衡法对海-气界面CO2交换量测算,海洋颗粒有机碳(particulateorganiccarbon,POC)垂直输出通量则采用同位素不平衡法或者沉积物捕获器法获得的数据[15]。陆地生态系统的测算方法包括涡度相关观测技术和蓄积量-生物量转换方程等,其中涡度相关观测技术是国际通量观测网络的主要技术,用于测算陆地生态系统与大气的CO2净交换量(netecosys-temexchange,NEE)[16];蓄积量-生物量转换方程是将同一树种的蓄积量和生物量之间的关系用一个线性方程描述,将森林及其产品的生物量换算为碳储量时采用含碳系数0.5计算,再将森林碳储量与当前(或某一年)森林碳储量之差称为森林生物量固碳潜力[17],各类自然生态系统的固碳潜力见表2。由于对山东省草地生态系统的相关研究较少,本研究测算时采用全国草原生态系统的平均固碳潜力值;对黄河口湿地生态系统和渤、黄海海洋生态系统,采用相关实测研究数据测算固碳潜力;城镇生态系统固碳潜力为0。对于其他生态系统的固碳潜力测算,是通过将不同生态系统的全国或其他地区数据与山东省相关研究数据进行加权平均后作为该生态系统的固碳潜力,其他地区测算的固碳潜力权重为0.3,山东省相关研究的固碳潜力为0.7。计算公式如下:Csink=0.3×x1+xnn+0.7×y1+ynn,(1)34山东大学学报(理学版)第58卷其中,Csink是生态系统固碳潜力,x是全国范围此类生态系统的固碳潜力测算结果,y是山东省内此类生态系统的固碳潜力测算结果,n为获取的研究数据个数。表2不同生态系统固碳潜力统计表Table2Tableofpotentialcarbonsequestrationamongdifferentecosystems生态系统子系统面积/hm2固碳潜力(g/m2)山东省外部分地区山东省参考文献农田生态系统178453.39462±136530[18-19]森林生态系统373432.88385.36±117.81175[7]、[18]、[20-22]492±37421.78255.18草地生态系统15202.6624[18]、[20]-17.65城镇生态系统93791.5200内陆湿地生态系统河流湖泊生态系统262132.9356.6724.91[18]、[23-24]35.21内陆滩涂生态系统34107.8732.481686567.11滨海湿地生态系统106289.68235.62195.39[8]、[20]、[23-26]173.31167.44460.94近海生态系统黄河口区域90301.69500[15]其他近海区域458043.6815.31.3.3碳交易价格测算方法现有5个交易所的碳交易价格差异较大,为客观合理地计算碳交易价格,本研究以5个交易所1个季度(2021年10—12月)的碳价格数据为基础,利用加权平均法获取全国碳价值的平均值(41.04元/t),以全国平均值对山东省自然保护地碳汇价值进行测算,见表3。表3全国碳交易市场碳价格统计表Table3TheCarbonpriceamongnationalcarbontradingmarkets碳交易平台碳汇价格/(元·t-1)2021年10月2021年11月2021年12月平均碳汇价格(元/t)北京环境交易所59.3841.9141.2147.50上海环境能源交易所44.6642.4942.8043.32广州碳排放权交易所43.3744.0649.7845.74天津排放权交易所43.5742.8046.7044.36深圳排放权交易所15.238.2814.2112.57通过加权平均法计算综合得分,公式为:F=∑ni=1fiwi,(2)fi=PiTi,(3)wi=fi∑f,(4)其中,F为全国碳交易价格平均值,fi是第i个交易所的碳交易价格,wi是第i个交易所的碳汇价格权重,Pi是交易所的总成交价格,Ti是交易所的总成交量,∑f是所有参加评价的交易所的碳汇价格总和。2结果与分析2.1自然保护地生态系统分布情况山东省各类自然保护地的批复面积是2.07×106hm2,由于存在交叉重叠,因此全省自然保护地实际版图第1期崔晓伟,等:“双碳”背景下山东自然保护地碳汇功能及价值35面积为1.61×106hm2。按照表1中生态系统的划分,山东省自然保护地内各生态系统面积数据统计结果为:近海生态系统面积为5.48×105hm2,占各类生态系统总面积的34.02%;森林生态系统面积为3.73×105hm2,占各类生态系统总面积的23.17%;内陆湿地生态系统面积为2.96×105hm2,占各类生态系统总面积的17.61%;农田生态系统面积为1.79×105hm2,占各类生态系统总面积的11.07%;滨海湿地生态系统面积为1.06×105hm2,占各类生态系统总面积的6.59%;城镇生态系统为9.38×104hm2,占各类生态系统总面积的5.82%;草地生态系统面积为1.52×104hm2,占各类生态系统总面积的0.94%(见图1)。审图号:鲁SG(2019)045号图1山东省自然保护地内生态系统分布图Fig.1DistributionofecosystemsamongnatureprotectedareasinShandongProvince2.2自然保护地生态系统固碳潜力山东省自然保护地生态系统固碳潜力研究结果显示,全省自然保护地的固碳潜力为2.99×106t/a。各类生态系统中固碳潜力由高到低的顺序为森林生态系统固碳、农田生态系统、近海生态系统、滨海湿地生态系统、内陆湿地生态系统、草地生态系统(见图2)。固碳潜力统计数据结果显示,森林生态系统固碳潜力为1.20×106t/a,占自然保护地总固碳潜力的40.24%;农田生态系统固碳潜力为9.09×105t/a,占自然保护地总固碳潜力的30.42%;近海生态系统固碳潜力为5.22×105t/a,占自然保护地总固碳潜力的17.45%;滨海生态系统固碳潜力为2.27×105t/a,占自然保护地总固碳潜力的7.61%;内陆生态系统固碳潜力为1.28×105t/a,占自然保护地总固碳潜力的4.27%;草地生态系统固碳潜力为0.04×104t/a,占自然保护地总固碳潜力的0.01%。2.3自然保护地生态系统碳汇价值山东省自然保护地的碳汇总价值为1.23×109元,单位面积碳汇价值为7.61×103元/hm2。各类生态系统中碳汇价值由高到低的顺序为森林生态系统(4.94×107元)、农田生态系统(3.73×107元)、近海生态系统(2.14×107元)、滨海湿地生态系统(9.33×106元)、内陆生态系统(5.24×106元)、草地生态系统(1.98×104元)。单位面积碳汇价值结果显示,农田生态系统单位面积固碳价值最高,为2.09×104元/hm2,比山东省自然保护地单位面积碳汇价值高2.75倍;森林生态系统单位面积固碳价值为1.32×104元/hm2,比山东省自然保护地单位面积碳汇价值高1.74倍;近海生态系统单位面积碳汇价值为0.39×103元/hm2,是山东省自然保护地单位面积碳汇价值的1/2,但黄河口区域单位面积碳汇价值为2.05×105元/hm2,比全省自然保护地单位面积碳汇价值高2.70倍;滨海生态系统单位面积碳汇价值为8.78×103元/hm2,与山东省自然保护地单位面积碳汇价值基本一致;内陆湿地生态系统单位面积碳汇价值为1.77×103元/hm2,为全省自然保护地单位36山东大学学报(理学版)第58卷面积碳汇价值的1/5;草地生态系统单位面积碳汇价值最低,仅0.01×103元/hm2。审图号:鲁SG(2019)045号图2山东省自然保护地生态系统固碳潜力分布图Fig.2Distributionofpotentialcarbonsequestrationamongecosystemsinnatureprotectedareas3讨论3.1不同生态系统固碳潜力差异性分析不同的研究结果表明,森林生态系统在实现碳中和目标中发挥了最重要的碳汇功能[27-29],其中滨海湿地红树林生态系统的固碳潜力最高[30],该结果与山东省森林生态系统固碳潜力最高的结果一致;自然保护地内农田生态系统的固碳潜力仅次于森林生态系统,但其固碳潜力存在较大争议,有的研究学者认为农田生态系统是中性碳汇[31],有的学者认为农田生态系统具有较高固碳潜力[32],本研究认为虽然农田生态系统存在着年度收割的碳丢失;但其土壤仍具有较大的固碳潜力,因此本研究结果显示农田生态系统具有较大的碳汇功能。近海生态系统中浮游生物、海藻等发挥着重要的碳泵作用,是近海生态系统固碳的重要组成部分,研究结果表明渤黄海区域近海生态系统具体较大的固碳潜力[15,33]。山东省滨海湿地生态系统主要以盐沼植物为主,还包括芦苇、碱蓬以及柽柳等植物,与辽河三角洲滨海湿地生态系统的固碳潜力基本一致[34],略高于全国滨海湿地168g/(m2·a)的平均固碳潜力[25]。自然保护地的内陆湿地生态系统主要以水库、湖泊以及河流等为主,具有横向交换的特征,是显著的碳源,河流输出是海洋生态系统的重要碳来源,其垂直方面的水汽交换显示河流、湖泊等固碳潜力较弱[23]。山东省自然保护地的草地生态系统较少,与内蒙古相比具有一定的差异,但是均显示固碳潜力较弱[35]。山东省自然保护地内不同生态系统的固碳潜力之间存在着较大的差异性,各类生态系统与全国其他地区生态系统的固碳潜力之间也存在着一定的差异性,为了在碳交易过程中精准计量生态系统的碳汇,需根据当地生态系统的实际情况进行测算。3.2自然保护地碳汇价值实现途径学者们对碳汇价值的实现路径进行了分析探索,目前主要集中在林业碳汇的价值实现方面。管志贵等[36]基于区块链技术,进行了项目开发和碳汇量备案,通过搭建秀林碳汇和碳普惠交易平台,探索雄安新区白洋淀的生态价值转换;曹先磊等[37]基于实物期权理论,对造林项目的碳汇价值进行评估和测算,为促进林业碳汇项目发展的市场机制设计与激励政策制定提供了参考。第1期崔晓伟,等:“双碳”背景下山东自然保护地碳汇功能及价值37山东省在碳汇交易方面也开展了相关工作,碳汇交易已有成功案例,但是关于自然保护地生态系统碳汇价值实现路径尚未有相关报道。如何将自然保护地内不同生态系统碳汇机制与生态补偿机制有机地结合是实现自然保护地可持续发展的重要挑战。本研究从自然保护地生态补偿的角度对山东省碳汇价值实现路径进行探索(图3)。实现自然保护地内自然资源的碳汇价值,需要构建一套完整的碳交易市场体系,以碳交易平台为载体,制定统一的碳汇计量体系,围绕自然保护地生态补偿制定合理的生态补偿机制。碳汇计量体系的确定是碳交易市场体系的最基础构成部分,要测算出自然保护地的碳储量,通过森林清查、遥感反演以及通量观测等技术手段,测算固碳潜力,为自然保护地碳汇交易奠定基础。碳交易平台是连接自然保护地和企业的重要桥梁,是碳汇价值实现的重要基础。自然保护地管理机构可将本区域内碳汇量提交碳交易平台,将碳汇价值转换后,用以自然保护地及周边区域内的生态补偿,由以财政支付为主的资金来源拓展到多元筹资,缓解财政压力的同时提高生态补偿力度,缓解保护与发展的矛盾。通过完善的碳交易体系和自然保护地的协同机制,可有利于提升自然保护地的保护治理,提高自然保护地管理机构及周边群众对生态保护的积极性,增强自然保护地的碳汇功能,使碳交易与生态保护形成正相关的促进作用。图3自然保护地碳汇价值实现路径图Fig.3Valuesrealizingpathofcarbonsinkinnatureprotectedareas3.3自然保护地碳汇及价值发展趋势探讨我国现已进入构建以国家公园为主体自然保护地的新阶段,2020年全国自然保护地开展了整合优化工作,对自然保护地内存在的问题进行了全面、系统的处理,尤其是对城镇等非自然生态系统的区域进行了大面积的调整,同时将自然保护地外生态保护价值较高的森林、湿地以及近海等生态系统纳入自然保护地内。未来山东省自然保护地生态保护强度的增大、非自然资源面积的减少,将为下一步增加自然保护地固碳潜力奠定基础。提高自然保护地的碳汇功能,有利于自然保护地在实现碳中和目标中发挥更大的碳汇功能。由于我国碳汇市场刚起步,与欧美等发达国家的碳交易相比价格相对较低,为了进一步与国际接轨,未来我国必然将在碳交易过程中提高碳汇价格,自然保护地碳汇功能的增强和碳交易市场碳汇价格的提升,将为自然保护地管理机构或主管部门带来更多的经济收入,有益于缓解生态补偿的财政压力,提高地方政府和社区居民参与生态保护的积极性,实现绿色发展理念,促进我国生态文明建设稳步、可持续发展。4结论实现“双碳”目标是通过生态保护促进高质量的发展,自然保护地是实现“双碳”目标的重要载体。本研究通过文献分析测算了不同生态系统的固碳潜力和碳交易市场的碳汇价格,结果显示全省自然保护地固碳潜力为2.99×106t/a,其碳汇价值估算约为1.23×109元。为了提高生态保护治理,促进经济高质量发展和缓解财政压力,提出了与生态补偿相结合的碳交易模式。研究结果表明,自然保护地在“固碳、护碳、保碳”过程中发挥着重要作用,在力争提前实现碳达峰、碳中和的进程中具有不可或缺的作用,自然保护地的碳汇功能将为我国生态文明建设作出巨大贡献,但山东省自然保护地的碳汇与9.5×109t的碳排放量相比,尚有显著的差异,仍需进一步提升保护质量、增强碳汇能力,还需对自然保护地碳汇交易体系进行系统、深入的研究和探讨,确定碳汇计量体系,制定碳交易体制机制,出台碳交易法律条例,探索碳交易与生态补偿衔接机制等。38山东大学学报(理学版)第58卷参考文献:[1]TOLLEFSONJeff.China'scarbonemissionscouldpeaksoonerthanforecast[J].Nature,2016,531(7595):425-426.[2]ELZENMichel,FEKETEHanna,HOHNENiklas,etal.GreenhousegasemissionsfromcurrentandenhancedpoliciesofChi-nauntil2030:canemissionspeakbefore2030?[J].EnergyPolicy,2016,89:224-236.[3]NIUShuwen,LIUYiyue,DINGYongxia,etal.China'senergysystemstransformationandemissionspeak[J].Renewable&SustainableEnergyReviews,2016,58:782-795.[4]柴麒敏,徐华清.基于IAMC模型的中国碳排放峰值目标实现路径[J].中国人口·资源与环境,2015,25(6):37-46.CHAIQimin,XUHuaqing.ModelingcarbonemissionpeakingpathwaysinChinabasedonintegratedassessmentmodelIAMC[J].ChinaPopulation,ResourcesandEnvironment,2015,25(6):37-46.[5]丁仲礼.中国碳中和框架路线图研究[J].中国工业和信息化,2021(8):54-61.DINGZhongli.ResearchonChina'scarbonneutralityframeworkroad-map[J].ChinaIndustry&InformationTechnology,2021(8):54-61.[6]国家林业和草原局政府网.我国各类自然保护地已达1.18万处[A/OL].(2019-10-30)[2019-10-130]http://www.forest-ry.gov.cn/main/304/20191031/102927220222790.html.NationalForestryandGrasslandAdministration.Chinahas11,800protectednaturalareas[A/OL].(2019-10-30)[2019-10-130]http://www.forestry.gov.cn/main/304/20191031/102927220222790.html.[7]李威,黄玫,张远东,等.中国国家森林公园碳储量及固碳速率的时空动态[J].应用生态学报,2021,32(3):799-809.LIWei,HUANGMei,ZHANGYuandong,etal.Spatial-temporalvariationsofcarbonstorageandcarbonsequestrationrateinChina’snationalforestparks[J].ChineseJournalofAppliedEcology,2021,32(3):799-809.[8]初小静,韩广轩,朱书玉,等.环境和生物因子对黄河三角洲滨海湿地净生态系统CO2交换的影响[J].应用生态学报,2016,27(7):2091-2100.CHUXiaojing,HANGuangxuan,ZHUShuyu,etal.EffectofenvironmentalandbioticfactorsonnetecosystemCO2ex-changeoveracoastalwetlandintheYellowRiverDelta[J].ChineseJournalofAppliedEcology,2016,27(7):2091-2100.[9]李捷,刘译蔓,孙辉,等.中国海岸带蓝碳现状分析[J].环境科学与技术,2019,42(10):207-216.LIJie,LIUYiman,SUNHui,etal.AnalysisofbluecarboninChina'sCoastalZone[J].EnvironmentalScience&Technolo-gy,2019,42(10):207-216.[10]李娜,李清顺,李宏韬.祁连山国家公园青海片区森林植被碳储量与碳汇价值研究[J].浙江林业科技,2021,41(2):41-46.LINa,LIQingshun,LIHongtao.StudyoncarbonreserveandsequestrationofforestinQinghaiAreaofQilianMountainNa-tionalPark[J].ZhejiangForSciTechnol,2021,41(2):41-46.[11]夏敏,王行,刘振亚,等.四川若尔盖高原3种湿地生态系统的碳储量及碳汇价值[J].福建农林大学学报(自然科学版),2020,49(3):392-398.XIAMin,WANGHang,LIUZhenya,etal.Carbonstockanditsvaluefor3typesofwetlandecosystemsonZoigePlateau,SichuanProvince[J].JournalofFujianAgricultureandForestryUniversity(NaturalScienceEdition),2020,49(3):392-398.[12]温瑞,张继伟,高超,等.养殖贝类碳汇价格核算研究[J].海洋开发与管理,2022,39(3):16-23.WENRui,ZHANGJiwei,GAOChao,etal.Studyoncarbonsinkpriceaccountingoffarmedshellfish[J].OceanDevelop-mentandManagement,2022,39(3):16-23.[13]苏子龙,石吉金,周伟,等.国外农田土壤碳汇市场交易实践及对我国的启示[J].环境保护,2022,50(5):63-67.SUZilong,SHIJijin,ZHOUWei,etal.CroplandsoilcarbonsinkmarkettradinginforeigncountriesanditsenlightenmenttoChina[J].EnvironmentalProtection,2022,50(5):63-67.[14]李研,张玉春.我国林业碳汇价值实现路径及对策研究[J].工业技术与职业教育,2018,16(2):77-81.LIYan,ZHANGYuchun.ResearchonthepathwaysofcashrealizationofforestcarbonsinkinChinaandcorrespondingstrat-egies[J].IndustrialTechnologyandVocationalEducation,2018,16(2):77-81.[15]焦念志,梁彦韬,张永雨,等.中国海及邻近区域碳库与通量综合分析[J].中国科学:地球科学,2018,48(11):1393-1421.JIAONianzhi,LIANGYantao,ZHANGYongyu,etal.CarbonpoolsandfluxesintheChinaSeasandadjacentoceans[J].ScienceChina:EarthSciences,2018,48(11):1393-1421.[16]CHENZ,YUGR,GEJP,etal.TemperatureandprecipitationcontrolofthespatialvariationofterrestrialecosystemcarbonexchangeintheAsianregion[J].AgriculturalandForestMeteorology,2013,182:266-276.[17]刘迎春,高显连,付超,等.基于森林资源清查数据估算中国森林生物量固碳潜力[J].生态学报,2019,39(11):4002-4010.第1期崔晓伟,等:“双碳”背景下山东自然保护地碳汇功能及价值39LIUYingchun,GAOXianlian,FUChao,etal.EstimationofcarbonsequestrationpotentialofforestbiomassinChinabasedonNationalForestResourcesInventory[J].ActaEcologicaSinica,2019,39(11):4002-4010.[18]YUGuirui,RENWei,CHENZhi,etal.ConstructionandprogressofChineseterrestrialecosystemcarbon,nitrogenandwa-terfluxescoordinatedobservation[J].JournalofGeographicalSciences,2016,26(7):803-826.[19]朱燕茹.山东省农田生态系统碳源碳汇时空格局演变[D].山东:山东师范大学,2019.ZHUYanru.Researchonthetemporal-spatialdifferencesofcarbonsourceandcarbonsinksoffarmlandecosystemsinShan-dongProvince[D].Shandong:ShandongNormalUniversity,2019.[20]YUGuirui,ZHUXingjian,FUYuling,etal.Spatialpatternsandclimatedriversofcarbonfluxesinterr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