陕西省生态系统固碳量与固碳价值的测度及其时空格局演变

黄 馨，韩 玲，马超群

（1.长安大学 土地工程学院 陕西 西安 710054；2.陕西省土地整治重点实验室 陕西 西安 710054）

2020年，中国政府提出力争在2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”。生态系统具有显著的固碳作用，其碳汇功能被认为是最经济有效且最具规模效应的碳中和途径 （于贵瑞等，2022）。当前我国陆地生态系统碳汇大约可抵消7%～15%的人为CO2排放（朴世龙等，2022a），未来还将持续发挥其碳汇作用。在此背景下，生态系统的碳汇潜力及其价值受到越来越多的关注，成为学术界讨论的热点。

森林生态系统中储存着大量的有机碳，是陆地生态系统碳汇的主体（丁仲礼等，2022），因此，目前生态系统固碳测算或碳汇评价主要围绕森林生态系统展开，主要的估算方法包括：基于森林资源清查数据的清查法，通过计算木材蓄积量和生物量转换方程估算森林碳储量变化（Fang et al.，2001；Liu et al.，2012；张颖et al.，2022）；生态系统过程模型模拟法，通过模拟生态系统碳循环的过程机制来实现对区域固碳潜力的估算（Piao et al.，2018；赵苗苗等，2019）；遥感模型法，通过遥感反演的植被指数或叶面积指数计算光合有效辐射和光能利用率，并据此得到植被净初级生产力，进而实现对碳汇的估算，典型模型如CASA （carnegie ames standford approach）模型（汤洁等，2013；原一荃等，2022）。与森林生态系统相比，草地、湿地、荒漠、农田等生态系统在区域尺度上的固碳估算研究较少，一方面，相对森林而言，草地、湿地、荒漠、农田等生态系统详细且连续的调查数据与资料较为匮乏，另一方面，这些生态系统受自然地理环境和管理等多方面复杂因素影响，从微观的生态系统碳循环模型到宏观的区域碳汇估算还有待进一步深入研究（朴世龙等，2022b）。

对于固碳价值，目前大多采用固碳总量和单位碳价值的乘积来进行测算。单位碳价值的确定方法有很多，国际上使用较为广泛的是碳税和碳排放权交易价格，此外还有碳信用机制、结果导向的气候金融（results based climate finance，RBCF）和内部碳定价等（谢高地等，2011；卜星等，2016；刘伯恩等，2022）。相对而言，我国碳价方面的研究和有关政策起步较晚，目前我国尚未实施碳税政策，但在碳排放权交易市场方面发展较快，自2011年以来，已经陆续形成了北京、天津、上海、重庆、湖北、广东、深圳、福建8个碳交易市场，截至2022年12月22日，全国碳排放权交易市场累计成交量2.23亿t，累计成交额达101.21亿元。在进行生态系统固碳价值评价过程中，多数学者主要针对森林生态系统，采用碳税法、造林成本法、市场价值法等进行碳汇价值的计算。其中，碳税法主要是依据《森林生态系统服务功能评估规范》（LY／T 1721—2008）中公布的瑞典的碳税来进行计算（国家林业局，2008），如伍格致等（2015）、张春华等（2018）对湖南省和山东省森林碳汇经济价值的计算。造林成本法主要通过构建林业碳汇成本模型，综合考虑木材价格、林地净现值、林业收益率和土地机会成本等多个因素，来探讨固碳造林替代农业生产的最低碳价格（黄宰胜，2016）。市场价值法主要参考国内碳交易市场的碳汇价格来进行计算，如徐洪振等（2019）、张娟等（2021）根据碳排放交易市场价格数据对福建省、云南省的森林碳汇经济价值进行了评估。各类方法均有其优缺点，总体来看，我国碳排放交易市场愈发成熟，将是未来碳汇价值的重要参考依据。

综上所述，已有研究对森林生态系统固碳量及其价值开展了大量研究，但在区域尺度上对草地、湿地等生态系统的固碳能力测算方面相对匮乏，且已有研究多以静态为主，不同时期的对比研究相对较少。基于此，本文从土地利用视角，依照最新的《生态产品总值核算规范（试行）》，采用固碳速率法分别对2000年和2020年陕西省县域森林、草地和湿地生态系统固碳量及其固碳价值进行估算，揭示其时空格局和演变特征，为深入了解陕西省生态系统碳汇时空格局提供依据，同时也可为基于固碳价值的生态补偿政策制定提供一定的参考。

1 研究区域、数据与方法

1.1 研究区域

陕西省位于我国西北地区，土地面积20.56万km2，2021年底常住人口3 954万人，地区生产总值29 801亿元。全省辖10个地级市和1个杨凌农业高新技术产业示范区，共计107个县（县级市、市辖区）。根据自然地理特征差异，陕西省可划分为四大地理区域，分别为陕北长城沿线风沙区（包括榆林市西北部的定边、府谷、横山、靖边、神木、榆阳6个县域）、陕北黄土丘陵沟壑区（包括延安市和榆林市东南部的佳县、米脂、清涧、绥德、吴堡、子洲6个县域）、中部的关中平原地区（包括西安市、宝鸡市、咸阳市、渭南市）以及陕南秦巴山区（包括汉中市、安康市和商洛市） （图1）。陕西省生态资源丰富，生态功能突出，是我国生态系统的重要组成部分，具有较为突出的固碳能力和碳汇价值。秦岭和合南北、泽被天下，被誉为我国的中央水塔，在我国自然生态系统中具有重要地位；陕北的长城沿线风沙区和黄土丘陵沟壑区生态环境脆弱，水土流失严重，但从2000年退耕还林政策实施以来，生态环境已发生明显改变，植被覆盖率大幅度提高，生态系统服务能力得到显著提升，但同时也面临资源开发和能源消耗加剧的巨大压力；关中地区是陕西省人口和社会经济要素高度集聚区域，以西安市为中心的关中平原城市群工业化和城镇化发展水平较高，是陕西省碳排放相对较为集中的区域。总体来看，陕西省四大地理区域特征鲜明，碳源与碳汇区域差异较为明显且相对集中，同时近20年来部分地区生态环境变化显著，以陕西省为例，探究区域生态系统固碳能力的时空格局演变具有一定的典型性和代表性。

图1 研究区域示意图Fig.1 Themap of study area

1.2 数据来源

文中用于计算森林、草地、湿地等各类生态系统固碳量的面积数据来源于中国科学院资源环境科学数据中心（http：／／www.resdc.cn）的中国土地利用现状遥感监测数据库，该数据库是目前我国精度最高的土地利用遥感监测数据产品。以2000年和2020年Landsat TM／ETM遥感影像为数据源，通过人机交互解译生成，土地利用类型包括耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用土地6个一级类型以及25个二级类型，其总分类精度达到94.3%以上。分别提取林地（包括有林地、灌木林、疏林地和其他林地4个二级类型）作为森林生态系统；草地（包括高、中、低覆盖度草地3个二级类型）作为草地生态系统；提取水域中的湖泊、水库坑塘和未利用土地中的沼泽地作为湿地生态系统。在ArcGIS中利用分区统计工具计算各县域不同类型生态系统用地面积，用以进行生态系统固碳量分析。受研究数据的可获得性所限，同时考虑到固碳能力的差异性，文中并未对农田、荒漠和城市生态系统的固碳量进行计算。

单位碳价格数据来源于两部分：1）国际碳价格数据来源于世界银行2022年发布的《碳定价机制发展现状与未来趋势》报告中的碳排放交易体系中的价格，包括欧盟等国家共32种碳价；2）国内碳价格数据主要来源于2022年我国北京、上海、天津、重庆、深圳、广东、湖北、福建8个碳排放权交易市场的平均碳成交价格。

1.3 研究方法

1.3.1 生态系统固碳量计算

本文对各类型生态系统固碳量的计算主要依据国家发展和改革委员会于2022年3月发布的《生态产品总值核算规范（试行）》，采用固碳速率法分别对森林、草地和湿地生态系统固碳量进行估算。

森林生态系统固碳量的计算公式为

式中：QF tco2为森林生态系统固碳量，tCO2／a；M co2／M c＝44／12，为C转化为CO2的系数；FVCSR和FSCSR分别为森林生态系统植被和土壤的固碳速率，tC／（hm2·a）；SF为森林生态系统面积，hm2。由于陕西省南北自然地理条件差异较大，根据《生态产品总值核算规范（试行）》提供的不同植被分区森林植被及土壤固碳速率参数，并咨询相关专家，确定陕北长城沿线风沙区、黄土丘陵沟壑区、关中地区和陕南秦巴山区分别采用温带灌木半灌木荒漠地带、温性草原地带、暖温带南部落叶栎林地带和北亚热带落叶常绿阔叶混交林地带所对应的森林植被及土壤固碳速率，其森林植被固碳速率依次为0.734 tC／（hm2·a）、0.690 tC／（hm2·a）、0.996 tC／（hm2·a）和0.870 tC／（hm2·a），森林土壤固碳速率依次为0.640 tC／（hm2·a）、0.225 tC／（hm2·a）、0.378 tC／（hm2·a）和0.384 tC／（hm2·a）。

草地生态系统固碳量的计算公式为

式中：QG tco2为草地生态系统固碳量，tCO2／a；M co2／M c＝44／12，为 C 转 化 为 CO2的 系 数；GVCSR和GSCSR分别为草地生态系统植被和土壤的固碳速率，tC／（hm2·a）；SG为草地生态系统面积，hm2。由于草地植被每年都会枯落，其固定的碳又返回大气或进入土壤中，因此草地土壤固碳是草地生态系统固碳的主体部分。由于草地植被固碳速率数据无法获取，因此将草地的土壤固碳量作为草地生态系统固碳量。这里同森林生态系统类似，按照陕西省四大地理区域分别确定其草地土壤固碳速率，四大地理区域所对应的植被分区同森林生态系统一样，在此不再赘述，其对应的草地土壤固碳速率分别为0.036 tC／（hm2·a）、0.030 tC／（hm2·a）、0.020 tC／（hm2·a）和0.022tC／（hm2·a）。

湿地生态系统固碳量的计算公式为

式中：QW tco2为湿地生态系统固碳量，tCO2／a；M co2／M c＝44／12，为C转化为CO2的系数；SCSRi为第i类湿地生态系统的固碳速率，gC／（m2·a）；SWi为第i类湿地生态系统面积，hm2；n为湿地生态系统类型的数量。受固碳速率参数所限，本文主要计算除河流以外的湖库和沼泽两种湿地类型的固碳量，根据《生态产品总值核算规范（试行）》，陕西省湖泊和水库所属的蒙新高原区固碳速率为30.26 gC／（m2·a），沼泽湿地固碳速率为24.80 gC／（m2·a）。

1.3.2 生态系统固碳价值计算

根据世界各国碳排放交易体系中的价格，计算其平均值为25.57美元／t，约为175.2元／t。2022年，我国8个碳排放权交易市场的成交量为5 088.65万t，成交额达281 383.37万元，平均成交价格为55.30元／t。分别将上述单位碳价与陕西省各县域固碳量进行相乘，计算得出各县域固碳价值总量。计算公式为

式中：QV为县域生态系统固碳价值；QF tco2、QG tco2、QW tco2分别为县域森林、草地和湿地生态系统的固碳量；V为单位碳价格，为对比国际和国内差异，这里分别按照国际碳排放交易平均价格和我国碳市场交易平均价格进行计算。

1.3.3 空间统计分析

为探究陕西省县域生态系统固碳量在空间上的分布模式与集聚特征，利用ArcGIS 10.6软件中的空间自相关分析和热点分析方法对不同类型生态系统固碳分布特征进行判断和识别。其中，空间自相关可根据空间位置和属性的相似性测度变量的空间分布模式，进而分析变量的空间集聚特征（Huang et al.，2020）。本文采用全局Moran's I指数来判断邻近空间单元固碳量的平均相似程度，计算公式为

式中：I为全局空间自相关指数；xi和xj分别为空间单元i和j的固碳量；n为空间单元数量；wij为基于距离定义的空间权重矩阵元素。当I＞0时，各空间单元之间具有正相关性，越接近于1，各空间单元关系越密切；当I＜0时，各空间单元之间具有负相关性，越接近-1，各单元之间差异越大。

热点分析可通过Getis-Ord Gi*统计来辨别各县域生态系统固碳量的高低集聚，其计算公式为

式中：xj为县域j的固碳量；wij为县域空间单元i和j之间的空间权重；n为县域空间单元数量。统计结果包括Z得分和P值，对于具有显著统计学意义的正值Z得分，其值越高，高值（热点）的聚集就越紧密；而对于具有显著统计学意义的负值Z得分，其值越低，低值（冷点）的聚集就越紧密。

2 结果分析

2.1 森林固碳量

根据式（1），分别计算2000年和2020年陕西省各县域森林生态系统固碳量，并采用自然间断点分级法划分为5个等级，结果如图2所示。2000年，陕西省森林生态系统固碳总量为20 642 371 t，平均值为192 919 t，其中，最小的县域为西安市莲湖区，仅有22 t；最大的为安康市宁陕县，达1 063 905 t。2020年，陕西省森林生态系统固碳总量为21 231 530 t，平均值为198 426 t，其中，最小的县域主要集中在西安市辖区，包括莲湖区、新城区、雁塔区和碑林区，固碳量均为0；最大的县域仍为安康市宁陕县，达1 068 173 t。

图2 2000年和2020年陕西省县域森林固碳量分布格局及其变化Fig.2 Distribution pattern and changes of forest carbon sequestration at county level in Shaanxi province in 2000 and 2020

从空间分布来看，通过空间自相关分析发现，2000年和2020年陕西省县域森林生态系统固碳量的全局Moran指数分别为0.445和0.467，Z值分别为8.551和8.971，均通过99%置信水平下的显著性检验，表明两个时期陕西省县域森林生态系统固碳量分布均具有显著的空间集聚特征。通过进一步的热点分析（图3），结果显示2000年和2020年陕西省县域森林固碳量的冷热点分布格局大体一致，热点区和次热点区集中分布在陕西南部森林资源集中的秦岭山区，冷点区和次冷点区则主要分布在关中平原中部的西安、咸阳、渭南等大城市中心区及其相邻地区。

从时间变化来看，与2000年相比，2020年陕西省森林生态系统固碳总量增加了589 159 t，县域平均固碳量增加了5 507 t。与2000年相比，2020年陕西省森林生态系统固碳量增加的县域有87个（图2），占所有县域总数的81.3%，共增加了613 030 t，增加的县域分布较为广泛，在各区域和地级市均有分布。与2000年相比，森林固碳量减少的县域有20个，占18.7%，共减少了23 862 t，减少的县域主要集中在关中地区，主要以大中城市的市辖区为主，如西安市的碑林区、新城区、莲湖区、雁塔区、灞桥区、未央区、临潼区，渭南的临渭区，咸阳的渭城区等，这与城市空间扩张对森林生态系统的侵占密切相关。

2.2 草地固碳量

根据式（2），分别计算2000年和2020年陕西省各县域草地生态系统固碳量，并采用自然间断点分级法划分为5个等级，结果如图4所示。2000年，陕西省草地生态系统固碳总量为751 957 t，平均值为7 028 t，其中，最小的县域为西安市的莲湖区、新城区和碑林区，固碳量均为0；最大的为榆林神木市，达54 155 t；2020年，陕西省草地生态系统固碳总量为766 602 t，平均值为7 169 t，其中，最小的县域仍为西安市的莲湖区、新城区和碑林区；最大的县域仍为榆林神木市，达54 369 t。

图4 2000年和2020年陕西省县域草地固碳量分布格局及其变化Fig.4 Distribution pattern and changes of grassland carbon sequestration at county level in Shaanxi province in 2000 and 2020

从空间分布来看，通过空间自相关分析发现，2000年和2020年陕西省县域草地生态系统固碳量的全局Moran指数分别为0.447和0.468，Z值分别为8.829和9.214，均通过99%置信水平下的显著性检验，表明两个时期陕西省县域草地生态系统固碳量分布均具有显著的空间集聚特征。通过进一步的热点分析（图5），结果显示2000年和2020年陕西省县域草地固碳量的冷热点分布格局大体一致，热点区和次热点区集中分布在陕西的西北部，尤其是集中在陕北长城沿线风沙区，冷点区和次冷点区则主要分布在关中平原中部的西安、咸阳、渭南等大城市中心区及其相邻地区。

图5 2000年和2020年陕西省县域草地固碳量冷热点区Fig.5 Hot and cold spots of grassland carbon sequestration at county level in Shaanxi province in 2000 and 2020

从时间变化来看，与2000年相比，2020年陕西省草地生态系统固碳总量增加了21 837 t，县域平均固碳量增加了136 t。与2000年相比，2020年陕西省草地生态系统固碳量增加的县域有58个（图4），占所有县域总数的54.2%，共增加了21 837 t；增加的县域分布较广泛，各地级市均有分布，但总体来看，主要仍集中在陕北黄土高原地区，榆林和延安共有20个县域实现了草地生态系统固碳量的增加，这主要受益于2000年以来黄土高原地区退耕还林还草工程的实施。与2000年相比，草地固碳量减少的县域有49个，占45.8%，共减少了7 193 t，减少的县域分布也较为广泛，特别是集中在关中和陕南地区大中城市的市辖区及周边地域，如西安市的新城区、碑林区、莲湖区、雁塔区、未央区、临潼区、长安区，宝鸡市的渭滨区，汉中市的南郑区、汉台区，铜川的耀州区，渭南的临渭区等。

2.3 湿地固碳量

根据式（3），分别计算2000年和2020年陕西省各县域湿地生态系统固碳量，并采用自然间断点分级法划分为5个等级，结果如图6所示。2000年，陕西省湿地生态系统固碳总量为38 029 t，平均值为355 t，其中，最大的为榆林神木市，达5 530 t，有18个县域的湿地固碳量为0；2020年，陕西省湿地生态系统固碳总量为49 059 t，平均值为458 t，其中，最大的县域为榆林靖边县，达4 293 t，有13个县域的湿地固碳量为0。

图6 2000年和2020年陕西省县域湿地固碳量分布格局及其变化Fig.6 Distribution pattern and changes ofwetland carbon sequestration at county level in Shaanxi Province in 2000 and 2020

从空间分布来看，通过空间自相关分析发现，2000年和2020年陕西省县域湿地生态系统固碳量的全局Moran指数分别为0.047和0.082，Z值分别为1.162和1.781，2000年P值大于0.1，未通过显著性检验，2020年P值大于0.05，仅通过90%置信水平下的显著性检验，表明两个时期陕西省县域湿地生态系统固碳量分布的空间集聚特征不显著。从具体分布来看，相对而言，湿地固碳量在陕北长城沿线风沙区较为集中，2000年和2020年，该区域6个县的湿地固碳量总计分别为14 769 t和16 996 t，分别占全省的38.8%和34.6%。

从时间变化来看，与2000年相比，2020年陕西省湿地生态系统固碳总量增加了11 030 t，县域平均固碳量增加了103 t。与2000年相比，2020年陕西省湿地生态系统固碳量增加的县域有77个（图6），占所有县域总数的71.9%，共增加了13 120 t；增加的县域分布较广泛，各地级市均有分布。与2000年相比，草地固碳量减少的县域有30个，占28.1%，共减少了2 090 t，减少的县域分布也较为分散，相对多集中在陕南地区。

2.4 生态系统固碳总量

2.4.1 县域尺度

分别对陕西省2000年和2020年森林、草地和湿地生态系统固碳量进行求和，计算得出各县域生态系统固碳总量，并采用自然间断点分级法划分为5个等级，结果如图7所示。2000年，陕西省县域生态系统固碳量的平均值为200 302 t，其中，最大的为安康市的宁陕县，达1 070 862 t，最小的为西安市的新城区，仅28 t；2020年，陕西省县域生态系统固碳总量的平均值为206 049 t，其中，最大的县域仍然是安康市的宁陕县，达1 075 173 t，最小的为西安市的新城区、碑林区和莲湖区，固碳量为0。

图7 2000年和2020年陕西省县域生态系统固碳总量分布格局及其变化Fig.7 Distribution pattern and changes of ecosystem carbon sequestration at county level in Shaanxi province in 2000 and 2020

从空间分布来看，通过空间自相关分析发现，2000年和2020年陕西省县域生态系统固碳量的全局Moran指数分别为0.466和0.489，Z值分别为8.940和9.378，均通过99%置信水平下的显著性检验，表明两个时期陕西省县域生态系统固碳量分布均具有显著的空间集聚特征。通过进一步的热点分析（图8），结果显示2000年和2020年陕西省县域固碳总量的冷热点分布格局大体一致，热点区和次热点区集中分布在陕西南部的秦岭山区，冷点区和次冷点区则主要分布在关中平原中部的西安、咸阳、渭南等大城市中心区及其相邻地区。

图8 2000年和2020年陕西省县域生态系统固碳总量冷热点区Fig.8 Hot and cold spots of ecosystem carbon sequestration at county level in Shaanxi province in 2000 and 2020

从时间变化来看，与2000年相比，2020年陕西省县域生态系统固碳总量平均增加了5 747 t。与2000年相比，2020年陕西省生态系统固碳总量增加的县域有90个 （图7），占所有县域总数的84.1%，共增加了637 514 t；生态系统固碳总量减少的县域有17个，占15.9%，共减少了22 671 t。总体来看，绝大部分县域生态系统固碳能力都获得了提升，减少的县域除商洛市的柞水县和安康市的白河县以外，其余均分布在关中地区，包括西安市的新城区、雁塔区、碑林区等8个市辖区，咸阳市的渭城区和乾县，渭南市的临渭区、潼关县和蒲城县，宝鸡市的眉县，以及杨凌区。

2.4.2 区域和市域尺度

在县域生态系统固碳总量基础上，对陕西省各区域和市域生态系统固碳总量进行汇总计算（表1），结果显示2000年和2020年陕西省生态系统固碳总量分别为21 432 357 t和22 047 191 t。从生态系统固碳量结构来看，森林是生态系统固碳的主体，2000年和2020年森林固碳量占全部固碳总量的比例分别为96.31%和96.30%，草地固碳量占全部固碳总量的比例分别为3.51%和3.48%，湿地固碳量占全部固碳总量的比例分别为0.18%和0.22%。相比2000年，2020年陕西省生态系统固碳总量增加了614 834 t，其中，森林固碳量增加了589 159 t，占增加量的95.82%；草地固碳量增加了14 645 t，占增加量的2.38%；湿地固碳量增加了11 030 t，占增加量的1.79%。森林仍是对生态系统固碳增量贡献最大的类型。

表1 陕西省各区域生态系统固碳量Table 1 Carbon sequestration of ecosystem in Shaanxi province t

从各区域生态系统固碳量分布来看，2000年，陕北长城沿线风沙区、黄土丘陵沟壑区、关中地区和陕南秦巴山区这四大区域生态系统固碳量占全省总量的比例依次为3.77%、16.43%、31.39%和48.41%，2020年四大区域固碳比例依次为4.09%、17.70%、30.85%和47.35%，陕南秦巴山区是陕西省固碳能力最强的区域。从各区域生态系统固碳量变化来看，与2000年相比，2020年陕西省四大区域固碳量均实现了增长，其中，陕北黄土丘陵沟壑区固碳量增加最多，达382 861 t，占全部增加总量的62.27%，其次为陕北长城沿线风沙区，占比15.29%，关中地区和秦巴山区增量占比分别为11.90%和10.54%。与2000年相比，2020年陕西省生态系统固碳能力的提升主要得益于陕北黄土丘陵沟壑区和陕北长城沿线风沙区森林固碳量的增长，这两个区域20年森林固碳量增加了458 509 t，占全省生态系统固碳增加量的比例达74.57%。这主要得益于2000年开始的退耕还林政策的实施，以延安市为例，近20年来退耕还林面积达7 183.3 km2，占全省退耕还林总面积的26.7%、全国的2.1%，森林覆盖率由33.5%增加到52.5%，植被覆盖率由46%提高到81.3%。

从各地级市固碳量分布来看，2000年，固碳能力排在前5位的城市从大到小依次为汉中、安康、宝鸡、商洛、延安，占全省固碳总量的比例依次为17.74%、15.50%、15.28%、15.17%、14.94%；2020年，这一次序有所变化，前5位依次是汉中、延安、安康、宝鸡、商洛，占比依次为17.37%、15.98%、15.14%、15.00%、14.85%。与2000年相比，除西安市固碳能力下降外，其余城市固碳量均实现了增加。其中，延安和榆林是增长最快的两个城市，其固碳量分别增加了320 392 t和156 478 t，占全省增加总量的比例分别为52.11% 和25.45%。西安市固碳能力下降的原因可能在于，过去20年的强省会战略驱动下，西安市承载了大量的人口和经济体量，并且其要素集聚能力不断增强，人口和地区生产总值占全省的比例分别从2000年的18.9%和35.8%增长到2020年的24.7%和38.3%，快速的工业化和城镇化发展需求一定程度上侵占了生态空间，进而导致生态系统的固碳能力有所下降。

2.5 生态系统固碳价值

根据式（4），分别按照国际碳排放交易平均价格和我国碳市场交易平均价格进行陕西省各县域固碳价值计算，并采用自然间断点分级法划分为5个等级，结果如图9所示。按照国际价格计算，陕西省县域生态系统固碳价值总量为386 267万元，平均值为3 609.97万元，其中，最大的为安康市宁陕县，达18 837万元，新城、碑林、莲湖3个区为0。按照国内价格计算，陕西省县域生态系统固碳价值总量为121 921万元，平均值为1 139.45万元，其中，最大的为安康市宁陕县，达5 945.71万元，新城、碑林、莲湖3个区为0。

图9 陕西省县域生态系统固碳价值Fig.9 Carbon sequestration value of ecosystem at county level in Shaanxi province

从各区域生态系统固碳价值来看，按照国际价格，陕北长城沿线风沙区、黄土丘陵沟壑区、关中地区和陕南秦巴山区这四大区域生态系统固碳价值分 别 为 15 801.25 万 元、68 384.73 万 元、119 165.92万元和182 914.90万元；按照国内价格，四大地区区域的固碳价值分别为4 987.50万元、21 584.91万元、37 613.45万元和57 735.12万元。从各地级市固碳价值来看，陕西省的汉中、延安、安康、宝鸡、商洛5个城市的固碳价值相对较高（图10），这5个城市的固碳价值占全省固碳价值总量的78.33%。

图10 陕西省各地级市生态系统固碳价值Fig.10 Carbon sequestration value of ecosystem at city level in Shaanxi province

3 结论与建议

3.1 结论

分别对2000年和2020年陕西省县域森林、草地和湿地生态系统固碳量及固碳价值进行估算，并揭示了其时空演变特征，主要结论如下。

1）在过去的20年（2000—2020年），陕西省生态系统固碳总量实现显著增长，从21 432 357 t增长到22 047 191 t，森林、草地和湿地生态系统均实现了不同程度的增长，分别从2000 年的20 642 371 t、751 957 t和38 029 t增长到2020年的21 231 530 t、766 602 t和49 059 t。

2）森林是陕西省生态系统固碳的主体，2000年和2020年森林固碳量占全部固碳总量的比例分别为96.31%和96.30%；从各类型增量来看，森林固碳量增加了589 159 t，占全部增量的95.82%，森林是对生态系统固碳增量贡献最大的类型。

3）陕西省县域森林、草地的固碳量分布具有显著的空间集聚特征，湿地固碳量的分布则较为随机分散。森林固碳热点区主要分布在秦岭山区，草地固碳热点区集中分布在陕北长城沿线风沙区，冷点区都集中在关中平原中部大城市中心区及其相邻地区。受森林为固碳主体的影响，固碳总量空间集聚特征与森林固碳的冷热点区基本一致。

4）无论是2000年还是2020年，陕南秦巴山区都是陕西省固碳能力最强的区域。从固碳量变化来看，这20年陕北黄土丘陵沟壑区固碳量增加最多，占全部增量的62.27%，其次为陕北长城沿线风沙区，占15.29%，各地级市中，除西安市固碳能力下降外，其余城市固碳量均实现了增加，其中，延安和榆林是增长最快的两个城市。

5）按照国际和国内碳市场交易价格计算，陕西省生态系统固碳价值总量分别为386 267万元和121 921万元，固碳价值量最高的前5位城市依次是汉中、延安、安康、宝鸡和商洛，这5个城市的固碳价值占全省固碳价值总量的78.33%。

3.2 政策建议

根据上述研究结论，提出相应政策建议。1）森林是陕西省生态系统固碳的主体，也是对生态系统固碳增量贡献最大的类型，要重点加强对森林生态资源的保护，尤其是陕南秦巴山区一直是陕西省重要的生态“碳库”，应继续加强并进一步健全森林保护与管理机制，以保障其持续发挥碳汇作用；2）尽管陕北地区退耕还林成效显著，固碳能力得到较大提升，但同时也要注意，多年来的植被恢复已导致该地区出现一定程度的蒸散耗水量增加和土壤干燥化加剧等问题，生态系统可能面临新的风险，因此，应加强新背景下的生态过程和生态系统服务权衡研究，科学论证和推进新时期的退耕还林还草工程；3）合理规划和控制西安市以及整个关中平原城市群地区的人口与建设用地增长，避免对生态空间的侵占，同时，加大力度调整和优化产业结构、能源消费结构和土地利用结构，以实现高度城镇化和工业化地区的可持续发展；4）基于本文研究结果，可进一步分析陕西省碳排放时空格局，并探索建立区域碳补偿机制，汉中、延安、安康、宝鸡和商洛作为陕西省固碳价值较高的5个城市，各城市所辖的高固碳价值县域可能是未来碳补偿的重点对象，结合陕西省碳源-碳汇格局，可进一步从整个省域层面探索“碳中和”统筹发展路径。