NbS在促进中国陆地生态修复工程固碳增汇中的应用

黎 明 吴 灿

(1.自然资源部国土整治中心，自然资源部土地工程技术创新中心, 北京 100035；2.国信司南(北京)地理信息技术有限公司, 北京 100048)

气候变化已成为当今世界各国共同面临的严峻挑战[1]。为了应对气候变化，1992年联合国通过了《联合国气候变化框架公约》（United Nations Framework Convention on Climate Change，UNFCCC），要求缔约国共同承担温室气体减排目标。多个国家、地区和组织相继开展了应对气候变化的研究，发现森林、草地、湿地和海洋等生态系统具有较强的固碳能力（尤其是森林生态系统），每年可以吸收约一半的碳排放量，从而改变大气中温室气体的浓度、减缓气候变暖[2]。因此，提升生态系统固碳能力成为各方制定应对气候变化目标和方案的重要内容。2012年联合国“里约+20”峰会对“生态系统是应对气候变化影响的核心因素”达成了共识，2016年实施的《巴黎协定》强调确保生态系统完整性以应对气候变化的重要性。

中国也积极开展应对气候变化相关研究和实践，并承诺于2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标，“碳达峰、碳中和”已被纳入中国生态文明建设整体布局[3]。经过多年实践，各类生态保护修复工程支撑生态安全和应对气候变化的作用愈加突出。生态修复可有效助力“碳中和”。2001-2010年中国生态修复区域的碳汇约有56%是由生态修复工程引起的[3]。挖潜土壤、植被等碳库的固碳能力，做好山水林田湖草沙一体化保护与修复、低碳土地整治、矿山复垦和海洋生态修复等工作，提升生态系统固碳能力，对于促进实现“碳中和”目标具有重要意义。然而，有相当一部分传统的生态修复工程过于依赖工程技术手段，甚至出现为了“政绩”刻意体现实物工程量的现象，造成高成本、高维护、高脆弱的生态修复工程[4]。部分工程在实施过程产生了大量的碳排放，这与“双碳”目标有所冲突，可持续性和可推广性较差，难以满足新时期国土空间生态修复的现实需求，亟需应用新理念、新方法进行转型。

与以往依赖工程技术手段进行生态修复的观念不同，由世界自然保护联盟、欧盟、世界银行等组织推动的“基于自然的解决方案”（Naturebased Solutions，NbS）是主张利用自然方法来应对可持续发展挑战的理念[5]。世界自然保护联盟将NbS 定义为保护、可持续管理和恢复自然生态系统的行动，这些行动能有效应对社会挑战的同时，也能为人类提供福祉和生物多样性利益[6]。NbS 通过对生态系统的保护、修复和可持续管理来减缓气候变化，能够为实现《巴黎协定》目标贡献30%左右的减排潜力[7]。二十国集团峰会（G20）指出，NbS 是符合自然规律，且能促进社会可持续发展的绿色方案，是在后疫情时代促进社会经济复苏的关键，也是应对气候变化、重塑地球生态系统的重要手段。在国际上，NbS 已被广泛应用于政策编制、植树造林、湿地修复、草地改良、农田管理等生态修复的诸多方面。随着中国走向全球气候治理的舞台，有必要将NbS 理念应用于中国生态修复工程中以提升其固碳增汇效果，并在实现有效应对气候变化的同时兼顾人类福祉的发展。

1 中国生态系统修复固碳增汇现状

我国生态修复工作开展已久，从早期的国土绿化植树造林、退耕还林，到矿山修复、湿地保护、退化草地治理、陆生生物多样性保护，再到山水林田湖草沙一体化保护和修复工程，生态保护修复取得历史性成就，生态环境质量逐步提升，各类生态系统的固碳能力也大幅提高。20 世纪80-90年代，中国的陆地净汇可以抵消同期中国人为碳排放量的28%～37%；2010-2016年这些陆地汇可抵消人为排放的近45%；预计到21 世纪50年代，通过可持续的土地利用管理，中国的森林生物质碳储量可增加50%以上[8]。

1.1 森林生态系统

植树造林和森林保护取得了良好的成效，森林资源总量持续、快速增长。针对森林生态系统的修复主要有造林、再造林和森林保护等方式[9]。为治理西北、华北、东北风沙危害和水土流失等问题，1978年开始实施“三北”防护林体系建设工程。针对重点地区开展了长江中上游、沿海、太行山绿化工程，京津风沙源治理工程，淮河太湖流域、黄河中游、辽河流域、珠江流域等防护林体系建设工程等，并且实施了退耕还林还草、石漠化治理、水土流失治理等重点生态工程。自1998年以来，启动实施了天然林资源保护、野生动植物保护及自然保护区建设等。为了巩固退耕还林、植树造林和天然林保护工程的效果，中国每年会向林权所有者发放补助资金。第5 次（1994-1998年）和第9 次森林资源清查（2014-2018年）显示，中国森林覆盖率由16.55%提高至22.96%，森林蓄积量由112.7 亿m3增加至175.6 亿m3，森林面积由15 894 万hm2增加至22 045 万hm2，森林植被碳储量达91.86 亿t。1982-2003年中国森林生态系统年均碳汇量为1.4±0.58 亿t[8]。2000-2020年中国森林生态系统年均碳汇量约为1.22 亿t[9]。2005、2010 和2014年中国温室气体清单报告显示，中国森林生态系统碳汇量分别为1.76 亿t、2.39 亿t、2.59 亿t（表1），森林生态系统碳汇量呈上升趋势。截至2018年年底，中国森林面积为全球第5 位，森林蓄积量为全球第6 位，人工林面积长期位居全球第1[10]。

1.2 草地生态系统

草原生态系统恶化趋势得到遏制，固碳量逐步增加。针对草地生态系统的主要修复措施有退化草原治理、退耕还草、轮牧等。2003年中国开始实施退牧还草、退耕还草等工程，覆盖了23.2%的草地[11]。为了促进草原休养生息，实现草畜平衡，对禁牧和低载放牧地区农牧民发放草原生态保护补助。2011-2021年中国草原植被综合盖度从51%提高至56.1%。有研究发现，2003-2010年实施退牧还草地区的草地生物量碳密度每公顷增加了 1.1 mg，土壤碳密度增加了 1.0 mg，每公顷每年碳固存速率为0.26 mg，年平均固碳量约为1600 万t，而且修复地区的碳固存速率高于全国年平均水平（0.04 mg/hm2）[11]。1982-1999年中国草地生态系统年均碳吸收量为1300±400 万t[8]。2000-2020年中国草地生态系统年均碳汇量约为2180 万t[9]。2005、2010 和2014年的中国温室气体清单报告显示，中国草地生态系统碳汇量分别为460 万t、1230 万t、2980 万t（表1），呈上升趋势。

表1 中国温室气体排放清单中的各类生态系统碳汇量Table 1 Carbon sinks of various ecosystems in greenhouse gas emission inventory in China

1.3 湿地生态系统

湿地保护恢复初见成效，固碳量平稳保持。中国着力实施湿地保护、退耕还湿、退田（圩）还湖、生态补水等工程，初步形成了湿地自然保护区、湿地公园等多种形式的保护体系。截至2018年，我国有国际重要湿地达57 处、国家级湿地类型自然保护区156 处、国家湿地公园896 处，湿地保护率达到52.2%。全球湿地面积约占陆地面积的6%，湿地土壤存储的有机碳约占碳库的20%～25%；2004年中国湿地占全国国土面积比重不足4%，但土壤碳库碳存储量达约10%[12]。2000-2020年中国草地生态系统年均碳汇量约为2290 万t。2005、2010 和2014年中国温室气体清单报告显示，中国湿地生态系统碳汇量分别为1250 万t、1230 万t、1210 万t（表1），呈现较为平稳的趋势。

1.4 农田生态系统

农田生态系统固碳作用愈发受到重视。提高农田生态系统固碳增汇能力的主要措施有增加耕地规模，实施保护性耕作和秸秆还田等方式[9]。国土整治有效提高了耕地质量，保证了耕地数量基本稳定，“十二五”期间，通过土地综合整治，增加耕地面积180 多万hm2，建成了高标准农田0.27 亿hm2[13]。由于绝大部分作物碳会重新以CO2形式返回大气，农田生态系统主要关注其土壤碳库的变化。1980-2000年中国农田表层土壤固碳速率为0.07～0.28 mg/(hm2·a)[14]。2005、2010 和2014年中国温室气体清单报告显示，中国农田生态系统碳汇量分别为2610 万t、1800 万t、1350万t（表1）。

2 NbS 的固碳增汇路径与应用现状

NbS 既是理念，也是方法，提倡借助自然的力量来应对可持续发展的挑战，以提高社会和生态系统韧性，达到生态系统可持续地为人类提供福祉的目标。这与“绿水青山就是金山银山”理论、“生命共同体”的生态文明思想不谋而合[15]。

NbS 通过对生态系统的保护、修复和可持续管理为减缓气候变化做出贡献。IPCC《气候变化与土地特别报告》表明，NbS 在降低农业、林业及其他土地利用（AFOLU）活动碳排放具有应用潜力[16]。这部分碳排放量约占全球碳排放的23%[17]，是交通工具排放总量的2 倍，略低于电力行业的排放总量[18]。NbS 固碳增汇的路径众多：针对森林生态系统的有造林与再造林、天然林和人工林管理、避免薪柴使用、林火管理等，针对农田生态系统的有生物炭回田、农田氮肥管理、水田排水管理、增加粮食生产力等，针对草地生态系统有草地保护、草地恢复、放牧管理等，针对湿地生态系统有海岸带湿地保护和恢复、泥炭地保护和恢复等[9]。2000-2020年NbS 主要固碳路径在森林生态系统中应用的固碳量最大，约占整体NbS 固碳量的73%；其次为农田和草地生态系统，占比分别为14%和13%；NbS 在中国湿地生态系统固碳中应用较少，但具有很大潜力，预计2030-2060年年均碳汇量可达到1420 万t 碳[9]。NbS 在减排的同时还能产生多重效益，如净化水源、改善土壤、防范洪水等，使当地社区受益。在经济成本方面，NbS 方式要远低于传统的减排方法，是可负担得起的、具有可行性的、适宜推广的行动[18]。

在国际上，部分国家和地方已经认识到NbS在碳中和工作中的效用。例如，新西兰将减少农业排放、增加林业碳汇与能源转型并列，作为其实现零排放目标的重要途径；美国加利福尼亚州将加强土地固碳与提高交通能源效率、建筑能源效率，共同列为应对气候变化支柱策略[18]。NbS在中国的生态修复固碳增汇工作中的应用处于起步阶段，NbS 理念首先在生态修复规划中得到体现，自然资源部国土空间生态修复司印发的《省级国土空间生态修复规划编制技术规程（试行）》也将NbS 融入修复策略，“山水林田湖草沙一体化保护和修复工程”在工程的整体规划、系统设计、组织实施、绩效评价及监督管理等环节中也融入了NbS 理念。NbS 在生态修复工程中有较多应用，例如，对城市绿地、森林、湖泊、湿地等生态系统的修复与保护，但在保护性耕作、森林经营等土地可持续管理中的应用仍处于起步阶段[19]。

3 NbS 视角下中国生态修复固碳增汇工作问题分析

中国的生态保护修复职责分工逐步理顺，自然资源部负责统一行使所有国土空间用途管制与生态保护修复职责。中国在植树造林、水土流失治理、山水林田湖草沙系统保护修复、全国重要生态系统保护和修复重大工程等工作中已积累了一定的实践经验[7]。然而，在生态文明核心理念引导下，基于NbS 视角，目前中国生态修复工程仍存在一些问题，制约了生态修复工程的固碳增汇的成效。

3.1 修复项目的系统性不强，固碳增汇成效难以最大化

NbS 要求在项目设计时要考虑尺度效应和生态系统的完整性。然而，在传统的生态修复工程设计时系统性思维不足，针对林、田、水、草各生态要素进行单独修复，忽视了生态系统的系统性，各项修复工程难以形成合力，最终导致林木成活率低、土壤干燥化、河道过度硬化、忽略农田的生态功能等问题。生态修复工程的成效难以达到最大化，固碳增汇的效用也难以充分实现[4]。

3.2 修复措施存在过度工程化，存在总体碳排放增加风险

以往的生态修复工程对生态系统的退化状态及原因研究不充分，直接按照经验开展修复工程，导致生态保护修复措施针对性不强。部分生态修复工程为了争取资金，造成过度工程化的现象，如过度平整、削坡、硬化、半干旱地区过度绿化造林等，自然恢复体现不足，这些措施不仅在建设中消耗了大量财力、物力，后期也需要较高的维护成本，在工程建设和维护过程中会产生大量的碳排放，可能会超过修复后生态系统所能吸收的CO2。相反地，基于NbS 理念的封育保护、人工协助等自然恢复措施虽然具有工程量小和成本低的优势，造成的碳排放也更少等优点，但是这些措施的应用不足[4]。

3.3 生态修复工程资金来源较为单一，难以形成长效机制

NbS 理念要求具有经济可行性和可持续性，如果没有长期的可持续性投入，那么短期项目的收益也会不复存在。中国生态修复资金仍以政府财政投入为主，资金来源单一，没有形成广泛的、多元化的资金投入局面。2011-2016年虽然中央财政资金占比由96.9%下降至87.7%，地方财政资金占比由2.4%增长至12.0%，但其他资金来源一直较为稳定，仅占0.4%～0.9%，社会资本参与生态修复工作的意愿有限，动力不足[15]。在后疫情时代，更需要注重经济效益和资金来源，仅依靠财政投入难以开展大规模、长时间、可持续的生态修复工作，需要积极探索生态产品价值实现路径，调动社会资本的加入以形成全社会参与的长效机制，保障生态修复固碳增汇工作的可持续发展以实现“双碳”目标。

3.4 生态修复工程针对碳通量的监测能力薄弱，管理模式适应性不足

NbS 理念要求应开展基于证据的适应性管理，由于生态系统的复杂动态性，在管理生态系统时往往存在不确定性，需要在定期评估监测的基础上，建立迭代学习的适应性管理模式，以减少投资冗余和项目搁浅风险。目前，针对森林、草地、农田、湿地以及海洋生态系统初步建立了资源和环境监测体系，但监测内容相对单一、时间间隔较长、数据共享机制不完善。除森林碳汇监测体系外，其他生态系统并未构建专门针对应对碳通量的监测体系，而且森林碳汇监测体系并不成熟，存在调查监测站点少、耗时长、成本高等问题，无法对生态修复工程的固碳增汇效果进行准确的定量和评估。同时，由于缺少具有时效性的监测手段和惯性思维，生态系统修复工程选择参照一般工程项目的管理模式，工程实施期限短，绩效考核指标难以更改，无法应对生态系统修复过程中的不确定性，不合适的修复措施难以得到及时纠正，应对风险的能力也较差[4]。

4 NbS 在陆地生态修复固碳增汇工作中的应用展望

NbS 理念在生态修复固碳增汇中的应用，据估算可吸收2020-2030年中国工业约6%的碳排放[9]，NbS 能够可持续地为中国“碳中和”做出贡献。因此，有必要将NbS 理念融入生态修复应对气候变化工作中。针对上述问题，可将NbS 理念融入规划设计、技术体系、监测管理、资金募集等方面，提升生态修复固碳增汇效益。

4.1 工程设计时权衡多目标，加强系统性思维，提升固碳成效

在生态修复工程规划设计时，应权衡多种目标，加强系统性思维，建立多部门合作与跨学科合作，统筹修复资金使用，提升生态系统的固碳成效。目前，中国生态修复工作已经意识到针对单一要素修复的弊端，但相关职能仍然分散在自然资源、水利、生态环境等各主管部门。NbS 要求在各类目标中公正地权衡，依据尺度和自然本底条件来设计工程。因此，在生态修复工程规划设计时，需要考虑生态系统的完整性和系统性，权衡整体的修复目标，统筹协调部门工作，增加横向沟通，才能使得修复成效最大化，有效地提升生态系统固碳能力。如果片面追求单一目标，那么反而会导致成本和碳排放总量的增加。

4.2 构建NbS 生态修复技术体系，减少修复过程中的碳排放

在生态修复工程设计和实施时应构建基于自然的生态修复技术体系，减少修复过程中的碳排放。传统生态修复过于依靠工程技术手段，机械使用和过多的材料使用均会造成碳排放泄露。在NbS 理念指导下选取的措施是借助自然的力量，既可以增加碳汇和提升固碳能力，又可以使修复措施本身产生的碳排放较少。充分吸纳NbS 理念，可针对不同地区、不同生态系统类型制定生态修复技术标准，指导生态修复的固碳增汇工作。例如，对于森林生态系统可以采用造林和再造林，开展森林可持续管理，如对天然林实行低强度的用材林管理，人工林同龄用材林轮伐期延长为技术成熟，减少取暖等薪材使用，对森林防火进行管控等措施。对于草地生态系统，可以实施退耕还草、围栏封育、低载放牧提高草地生态系统碳储量。对于农田生态系统，可以采用保护性耕作、合理施肥和增加有机肥比例、合理灌溉、轮作等措施，以提高土壤固碳的能力，并减少土壤碳的流失。对于湿地生态系统可以采用湿地保育、退田换湖、退耕换湿、管理湿地水位等措施，既能够增加湿地面积达到增汇目标，又能够促进植物光合作用固碳、降低土壤呼吸排放碳[3,9,20]。

4.3 建立健全数据监测体系，开展适应性管理和持续监测，保障固碳增汇效果最大化

建立健全数据监测体系，在生态修复工程建设中进行适应性管理和验收后的持续监测，保障生态修复工程的固碳增汇效果最大化。NbS 理念要求进行适应性管理，以便在工程实施时可以进行及时地调整优化，而开展适应性管理的基础和前提是要拥有完善的监测体系。利用遥感、地面站点等多种手段协同，建立健全生态修复工程的监测、报告、核查体系[15]，尤其是针对碳汇指标的监测，缩短监测时间间隔；打破部门之间的信息壁垒，完善数据共享机制。充分认识生态系统动态变化的特征，增强生态修复工程管理制度的弹性，建立动态监测与评价制度；结合监测结果调整保护修复工程措施，在不偏离生态保护修复主要目标的基础上，在项目推进过程中允许调整部分工程布局和绩效指标；改变传统的仅面向结果的项目管理思路，实施面向过程的项目管理方式，研究适用于生态保护修复工程的验收方式，同时建立长期跟踪监测和后期管理维护制度、机制，保证生态修复工程可以长期发挥固碳增汇效用。

4.4 拓宽资金保障渠道，保障生态修复固碳增汇工作的可持续性

拓宽资金保障渠道，建立相应的多元化、灵活的资金投入机制，保障生态修复固碳增汇工作的可持续性和主流化。NbS 理念要求使NbS 主流化并发挥可持续性。进一步落实《国务院办公厅关于鼓励和支持社会资本参与生态保护修复的意见》的相关要求，吸引多元化的社会资本参与生态修复，通过自主投资、与政府合作、公益参与等灵活模式，从规划管控、产权激励、资源利用、财税支持、金融扶持等方面给予支持，以吸引社会资本投资生态修复固碳增汇工作，实现政府与社会资本的合作。例如，在符合法律法规政策和规划的前提下，允许社会资本参与编制生态保护修复方案；集中连片开展生态修复达到预期目标的主体，允许依法、依规取得一定份额的自然资源资产使用权，从事旅游、康养、体育、设施农业等产业开发；对于合理削坡减荷、消除地质灾害隐患等新产生的土石料和原地遗留的土石料，以及河道疏浚产生的淤泥、泥沙等，允许生态保护修复主体无偿用于本修复工程，纳入成本管理；探索引入社会资本，符合条件的可按规定享受环境保护、节能节水等相应税收优惠；在不新增地方政府隐性债务的前提下，支持金融机构参与生态保护修复项目，优化信贷评审方式，积极开发适合的金融产品，为项目提供中长期资金支持。只有吸引多元化资金的加入，才能保障生态修复固碳增汇工作的可持续性。