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胜利能源公司生态系统碳汇能力和发展前景的理论与实践研究

于志成
  
探索科学·学术
2023年1期
国能北电胜利能源有限公司 内蒙古锡林浩特市 026000

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摘要:胜利能源公司多年来以习近平新时代生态文明思想为指导,牢固树立“绿水青山就是金山银山”理念,坚定不移走“生态优先、绿色发展”之路,统筹经济发展和生态环境保护建设的关系,加大生态环境治理力度,因地制宜、分类施策,按照“宜林则林、宜草则草”的原则实施生态治理工作,坚持生态修复方案“既见时效、又保长效”的大局观,从生态系统结构与功能的整体性出发,立足矿区自然、经济及社会条件,提出生态修复治理总体思路、技术指标及实施方案,科学指导矿区生态建设工作,着力提升矿区生态现状效果,形成了稳定的生态系统。十九大报告指出建设生态文明是关系中华民族永续发展的根本大计,深刻体现出了对生态文明建设的重视程度,“双碳”战略的实施将不可避免,公司生态系统碳汇能力的调研、解析、统计将会为日后公司碳达峰、碳中和提供基础数据。

第一章、导论

(一)研究背景及研究意义

由于二氧化碳等温室气体排放引起的全球气候变化己经成为全人类需要面对的重大挑战之一,科学界和各国政府对气候变化问题正在形成更加明确的共识。中国于2020年9月22日在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表讲话宣布中国将力争于2030年前达到碳排放峰值,并努力争取2060年前实现碳中和,首次向全球明确了中国实现碳达峰、碳中和的时间表。

自胜利能源公司成立以来对生态建设投入不断加大,职工对工作环境美好需求也与日俱增,且随着“双碳”目标的实施、碳汇交易时代的到来,对公司生态植被种类、数量进行量化,积极开展碳储量和固碳能力的调查成为当前亟需解决的内容,做好公司生态系统碳汇能力调研和发展前景研究,在未来的“双碳”目标、碳汇交易中争取主动势在必行。

(二)课题研究的指导思想、研究对象、路径方法

课题研究的指导思想:以习近平新时代生态文明思想为指导,牢固树立“绿水青山就是金山银山”理念,把胜利能源公司生态治理成果与课题研究紧密结合起来,结合国内外及行业标准分析实际碳汇能力情况,找到适合实际情况和相对准确的碳汇计算方法,并结合公司生态系统实际情况研究怎样提升生态系统碳汇能力,为公司日后实现碳达峰、碳中和提供科学依据。

课题研究对象:公司生态系统碳汇能力。生态系统碳汇是通过土壤、海洋、植树造林、植被恢复等措施,吸收大气中的二氧化碳,从而减少温室气体在大气中浓度的过程、活动或机制。

1、森林碳汇:是指森林植物通过光合作用将大气中的二氧化碳吸收并固定在植被与土壤当中,从而减少大气中二氧化碳浓度的过程。

2、草地碳汇:国内仍没有学者对草地碳汇进行界定,因为大多学者认为草地的固碳具有非持久性,很容易泄漏,但是随着我国退耕还林、还草工程的实施,草地土壤的固碳量在增加,因此从增量角度看草地还是起到了固碳的作用。

3、耕地碳汇:耕地固碳仅涉及农作物秸秆还田固碳部分,原因在于耕地生产的粮食每年都被消耗,其中固定的二氧化碳又被排放到大气中,只有作为农业有机肥的部分将二氧化碳固定到了耕地的土壤中。

4、海洋碳汇:是将海洋作为一个特定载体吸收大气中的二氧化碳,并将其固化的过程和机制。地球上超过一半的生物碳和绿色碳是由海洋生物捕获的,单位海域中生物固碳量是森林的10倍,是草原的290倍。

5、土壤碳汇:土壤碳汇则是指土壤从大气中吸收、转化、存储二氧化碳的过程、活动和机制。土壤既可能是碳汇也可能是碳源,当释放的碳大于吸收的碳时,它是碳源,当吸收的碳大于释放的碳时,它是碳汇,目前土壤固碳研究是土壤学的最新前沿。

课题研究的具体事项:森林碳汇、草地碳汇、土壤碳汇,主要研究是胜利能源公司矿区生态植被的碳汇能力,课题主要以绿地面积测量、植被调查、理论研究、统计计算等方式开展研究。

目前主要研究生态植被的碳汇又分为五大碳库主要为:地上生物量、地下生物量、枯落物、枯死木和土壤有机质碳库。

1、地上生物量:土壤层以上的木本植被活体的生物量,包括干、桩、枝、皮、种子、花、果和叶等。

2、地下生物量:所有木本植被活根的生物量,但通常不包括直径≤2.0 mm细根。

3、枯落物:土壤层以上,直径≤5.0 cm、处于不同分解状态的所有死生物量。包括凋落物、腐殖质。

4、枯死木:枯落物以外的所有死生物量,包括枯立木、枯倒木以及直径≥5.0 cm的枯枝、死根和树桩。

5、土壤有机质:一定深度内矿质土和有机土(包括泥炭土、沙砾层)中的有机质,包括直径≤2mm的活细根。

课题研究的方法:由于目前国内对于生态系统碳汇计量方法和手段还有待完善,仍未建立国家水平的碳计量体系,国内和各省市有着不同的计算估值方法,还没有精确的测量计算方法,多为直接估算法和间接估算法,结合国内最新、最全面的碳汇计算方法(上海市地方标准DB31/T 1234--2020)和行业经验(咨询内蒙古碳协会),林地碳汇能力约为每亩每年吸收0.8-1吨CO2,草地碳汇能力约为每亩每年吸收0.1吨CO2。

课题研究的方法(计算方式):

总碳储量:C总=C乔+C灌+C草+C枯死木+C枯落物+C土壤

1.乔木层碳储量:C乔=C乔地上+ C乔地下

1.1 乔木层地上碳储量:C乔地上=

1.2乔木层地下碳储量:C乔地上=

C乔地上 /下 乔木层地上/地下碳储量,单位为吨(t)

m 森林类型数;n 乔木种数;CFj 树种的含碳率

Ai 森林类型面积,单位为公顷(hm2)

B地上ij 森林类型树种单位面积地上生物量,单位为吨每公顷(t/hm2)

B地下ij 森林类型树种单位面积地下生物量,单位为吨(t)

2灌木层碳储量:

B灌i 森林类型灌木层单位面职生物量的平均值,单位为吨(t)

CF灌 灌木层含碳率

3 草本层碳储量:

B草i 森林类型草本层单位面职生物量的平均值,单位为吨(t)

CF草 草本层含碳率

B草i应首先考虑上海的实测参数,其次可使用附录D中的草本层单位面积生物量换算参数进行区域草本层碳储量的近似推算

4 枯落物碳储量:

B枯落物i 森林类型枯落物层单位面职生物量,单位为吨(t)

CF枯落物 枯落物层含碳率

B枯落物i应首先考虑上海的实测参数,其次可使用附录D中的枯落物层单位面积生物量换算参数进行区域枯落物层碳储量的近似推算

5 枯死木碳储量:

B枯死木i 森林类型单位面职枯死木生物量,单位为吨(t)

CF枯死木 枯死木含碳率,%,缺省值为37.00%,也可通过实侧获得

6 土壤有机碳储量:TOC=

TOC 区域土壤有机碳储量,单位为吨(t)

SOCi 第 i种森林类型的土壤有机碳密度,单位为吨每公顷(t/hm2)

第二章、课题取得成绩、理论成果

(一)课题研究取得成绩

课题开展以来详细对公司生态治理成果进行实地调研登记、规格测量、品种辨识、数量统计,统计出公司目前有乔灌木23.8万株,草地1489公顷,水体面积22.53万平米,植被种类共计127种,乔木14种,灌木15种,草本98种,各类植被划分为13中不同规格、类型。

公司的碳排放量:2020年二氧化碳排放量93万吨;2021年二氧化碳排放量110万吨;2022年预计二氧化碳排放量114万吨;2023年二氧化碳排放量达到峰值120万吨。

公司生态系统植被碳汇能力:按目前的统计及计算方法公司矿区生态系统植被吸收CO2碳汇能力为16522.29吨/年,其它土壤、地下生物量、枯落物、土壤有机质、水体湿地等领域还有巨大的碳汇能力待研究验证。

1、矿内树木每年碳汇量:238628株×9㎡/株÷667㎡/亩×1吨=3129.87吨;

2、矿内草地每年碳汇量:14887884㎡÷667㎡/亩×0.1吨=2232.07吨。

3、矿内排土场绿地多为灌木与草地伴生,碳汇能力要远远高于普通草地能力,按照林地碳汇能力50%折算(保守估计),矿区排土场灌木每年碳汇量:14887884㎡÷667㎡/亩×1吨×50%=11160.35吨。

(二)课题研究理论成果

生态系统碳汇能力研究的制约因素:1、目前国家和省市碳汇计量监测体系还不健全,难以全面反映土壤、水体、森林、草原、湿地等生态系统碳汇本底状况和未来储量动态变化,对碳中和的基础支撑能力没有充分显现。2、矿内植被种类较多,目前调研乔灌草有127品种,碳汇能力与植被品种、规格、气候变化、土壤结构、一系列生态因素有着一定的关系,专业性测量、计算难以掌握。3、低碳发展人才储备不足,掌握碳管理知识和技能的人员不多,且专业性很强,知识较难掌握。

如何提升生态系统碳汇能力:目前课题研究只针对公司矿区植被碳汇做出统计,后期还可对水体、土壤、地下生物量、枯落物、枯死木、土壤有机质等生态系统碳汇能力进行科学统计,加强提升生态碳汇能力的科学研究与技术开发,完善生态系统碳计量方法和手段,准确定量评估,将会大大提升公司生态系统碳汇能力,为有效管理生态系统碳汇,实现碳达峰、碳中和提供有力的科学依据。

提升生态系统碳汇能力具体做法。1、加大使用菌剂,增强土壤改良效果以及干旱情况下促进植被生长,提升植被株体量,以便提高含碳、固碳量,达到花小钱办大事的效果,(植被生长高度、生物量、氨基酸含量分别与根部微生物和附着细菌密切相关,例如鞘氨醇单胞菌属、甲基杆菌属及根瘤菌属与植被生长高度、生物量、CP含量呈正相关关系,假单胞菌属和金黄杆菌属与氨基酸含量的相关性较高。);2、加大植被引种力度,多种植抗旱、抗逆性强、可免维护、多年生的植被,优选出生长快速、株体健壮、固碳能力强的植被;3、可以逐步实现固碳于草,固草于畜的想法,种植优选出的植被品种(各类箘草、芒草),具有固碳量多、粗纤维丰富的草类用于饲养牛羊,减少和减缓碳排放。

公司生态系统碳汇能力和发展前景:随着生态系统碳汇计量方法和手段的逐步完善和更加科学,生态系统的其他方面也会计入碳汇,届时碳汇能力将大幅提升;随着公司绿化面积的增加、植物体的生长,固碳能力也会随之增强;新植被品种的引进,多种新技术的实施,以及植被的高效利用都会增强整个生态系统的碳汇能力,并减少碳排放。随着生态治理力度的加强,碳汇能力应是逐年递增的,随着“双碳”战略的实施,这方面的工作大有文章可写,为了有效管理生态系统碳汇,为公司实现碳达峰、碳中和提供科学依据,这方面的工作也是势必要实施的,虽然目前我们公司相关方面基本属于空白或研究较少,但我认为这方面的工作会越来越重要,公司的生态系统碳汇能力和发展前景是向好的。

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