实现碳达峰、碳中和是中国高质量发展的内在要求，也是中国对国际社会的庄严承诺。贯彻党中央“双碳”战略决策部署，找准实施路径，助推实现“双碳”目标，是推进新阶段高质量发展的重大使命和责任。水土保持是生态文明建设的重要内容，是江河治理的重要措施，是提升生态系统质量和稳定性的有效手段。水土保持深刻改变着地表覆被、土地利用方式和陆地生态系统结构等，而陆地生态系统中植被和土壤具有调控碳循环和固碳的重要功能。因此，水土保持是增强陆地碳汇能力的重要途径，是实现碳中和目标的重要一环。开展水土保持碳汇能力研究，阐明水土保持碳汇机理与贡献，优化水土流失综合治理模式，对于提升生态系统质量及其碳汇功能，夯实“双碳”战略目标下的水利行业支撑作用，具有重要的理论与实践意义。

目前，我国陆地生态系统碳汇核算主要关注森林、草地、荒漠、湿地和农田等陆地生态系统。水土保持碳汇能力研究起步较晚，主要关注侵蚀条件下土壤碳的源—汇关系^[1-2]与较小尺度不同水土保持措施作用下的固碳过程^[3-4]，很少将全国水土保持作为一个体系来开展碳汇机理与碳汇测算研究。笔者以水土保持林草、工程和农业耕作措施为切入点，按照“机理阐述—模型构建—分类测算”的总体思路，阐明水土保持碳汇机理，构建水土保持碳汇测算体系，估算全国水土保持碳汇量，明晰水土保持对陆地生态系统碳汇的贡献。

1 水土保持碳汇内涵与途径 1.1 土壤侵蚀和水土保持对碳循环的影响

水力侵蚀通过有机碳水平迁移、垂向淋滤、过程矿化以及沉积封存等多个过程影响碳循环^[5]。侵蚀影响下，一部分因侵蚀流失的有机碳会被埋藏或再分布，剩下的部分将会被矿化成CO₂或厌氧发酵成甲烷而进入大气^[6]。全球因侵蚀迁移矿化每年向大气中释放的CO₂高达29.3亿~44.0亿t，亚洲因侵蚀导致的碳排放比例达37%^[1]。另外，风蚀和风水复合侵蚀也会引起土壤有机碳的迁移，并促进土壤有机碳的裸露和矿化损失，是表层土壤碳损失不可忽视的动力。根据2021年全国水土流失动态监测成果，我国现存水土流失面积267.42万km²，水土流失仍是制约碳中和目标实现的重要因素。

水土保持通过林草、工程和耕作等措施防治水土流失，保护、改良和合理利用水土资源，维护和提高土地生产力。水土保持措施可通过植被光合作用直接从大气吸收CO₂、增加土壤有机碳，并在坡面沟道的林草、梯田、淤地坝等措施作用下，调水保水保土固持有机碳，避免土壤有机碳矿化以CO₂的形式排放到大气中形成碳源，通过垂向和横向路径影响碳循环。水土保持措施碳增汇包括植被碳汇和土壤碳汇，分别形成植被生物量和土壤有机质碳汇实物，降低大气CO₂浓度。水土保持措施保土固碳则是通过减少或避免侵蚀土壤输移、固持或拦截土壤有机碳(保土或拦泥固碳)来实现，可维护土壤有机质的质量和稳定性。减蚀减碳是通过减少甚至避免流失土壤矿化变为大气CO₂的“源”来实现，虽然没有直接减少大气中的CO₂，但可对降低碳达峰峰值发挥作用。

1.2 水土保持林草措施碳汇内涵与途径

水土保持林草措施碳汇是指通过采取造林育草、加强林草经营管理等措施，增加地表覆盖、调水保水保土，促进林草植物吸收和固定大气中的CO₂、提高林草地土壤固碳、减少侵蚀迁移造成土壤碳流失的能力。水土保持林草措施主要包括造林、种草、封禁治理等，其碳汇作用主要表现为碳增汇(植被和土壤碳汇)、保土固碳和减蚀减碳3方面。

林草措施植被碳汇是指林草植物通过光合作用吸收大气中的CO₂并将其固定在植被体内，从而降低大气CO₂浓度的过程或能力。林草措施植被碳汇具有潜力大、成本低、生态附加值高等优点，在全球碳循环中发挥着巨大作用^[7]。林草措施土壤碳汇是指通过实施林草措施增加土壤有机质来源，并改良土壤结构，影响有机质分解和土壤呼吸等过程调控土壤碳循环，进而提高林草地土壤固碳速率。以往研究认为土壤碳汇通过植被光合作用实现，即植物先通过光合作用将CO₂转化为有机物质，然后有机质里的碳通过根系分泌物、死根系或者残枝落叶的形式进入土壤，并转变为土壤有机质实现碳存储^[8]；土壤本身并没有截获大气CO₂的能力。事实上，进入土壤的有机质，其中仅有约10%会被固定形成土壤碳汇，其余部分则会被微生物分解用于各项生化过程。最新研究^[9-10]表明，土壤微生物群落调节土壤有机质分解和转化，是土壤碳截获的核心驱动者，其活性是土壤固碳的关键因素。水土保持林草措施可改良土壤环境，改善微生物群落组成及其生物活性进而实现土壤增汇。

水土保持林草措施还具有横向的保土固碳功能。林草措施可增加地面粗糙度，降低水流流速和减少地表径流量，减小水流对土体的分散作用和水流挟沙能力，减少地表土壤侵蚀，减少土壤有机碳输移而降低土壤有机碳矿化释放和淋滤，进而实现固持土壤有机碳、减少土壤碳库损失。研究^[11]表明，与裸露荒地相比，林草坡面减流率和减沙率分别为94.47%和94.81%，裸露荒地坡面小区有机碳储量的减少率达14.39%，明显高于林草坡面的3.83%。除此之外，侵蚀中土壤团聚体的解体使土壤有机碳暴露，进而被矿化释放到大气中形成碳源。林草植物措施可有效控制土壤有机碳流失，对延缓大气CO₂浓度增加、土壤机碳含量的维持和提高有重要作用。当前国内外对林草措施碳汇效益的评估，仅考虑其垂向植被和土壤碳汇，而对其固持土壤有机碳、避免碳排放的研究很少报道。

1.3 水土保持工程措施碳汇内涵与途径

水土保持工程措施碳汇是指通过实施山坡防护、山沟治理等水土保持工程措施，改变治理地块微地形及其水肥气热条件，控制水土流失，进而改善农业生产条件，减少侵蚀迁移造成土壤碳库损失、增加碳储存。包括通过改善立地条件、增加土壤有机碳等方式在垂向土壤碳汇端发挥作用，以及通过改变微地形减蚀保土、拦蓄泥沙等方式在横向保土或拦泥固碳端发挥作用。

一般来说，土壤侵蚀会导致有机碳在坡面上迁移，并形成碳迁移的“源”^[12]。一方面，坡改梯后，田块的坡度变小变缓或变为平地，原来的坡长被截断变短或者被彻底消除，极大地拦蓄降水、减少径流，既减少土壤流失，又降低流失迁移距离，显著降低土壤有机质被氧化、矿化的速率和总量，有利于稳定土壤碳库。同一地貌类型上，水平梯田0~10 cm土壤有机碳含量均显著高于坡耕地，与未治理的坡耕地相比梯田土壤有机碳含量提高0.14倍^[13]。与坡耕地相比，梯田稳定性较高、不易氧化和矿化的保护性有机碳(即重组有机碳)含量显著高于坡耕地，表明梯田更有利于土壤有机碳的长期积累^[13]。另一方面，鱼鳞坑、水平条等水土保持工程措施也具有显著的碳汇功能，研究发现其多年平均减沙效益超过90%^[14]，在坡面上形成小型的有机碳“汇”。在沟道中，淤地坝修建后，改变了沟道侵蚀动力以及泥沙的运动过程，促进泥沙在坝前淤积，固定上游侵蚀带来的大量流失土壤有机碳，形成不易矿化的深层土壤碳从而实现碳埋藏。淤地坝可以看作流域内的“沉沙池”，不仅将坡面迁移的有机碳进行拦蓄沉积，且新淤积土层会掩埋原来旧的土层，可以强化泥沙沉积掩埋，形成不易矿化的深层土壤碳从而实现碳埋藏。流域尺度大约21.6%~42.9%被侵蚀的有机碳有效地埋藏在淤地坝前^[15]。与坡耕地、林地、草地相比，坝地0~20 cm土层中易氧化有机碳含量最低，土壤有机碳更稳定^[12]。此外，沙障等措施可阻止地表流沙产生，使沙丘表层结构稳定，并使地表反照率减弱，地表土温降低，降低有机碳矿化速率，可有效减少有机碳的矿化损失。

除保土固碳和减蚀减碳，梯田、淤地坝等水土保持工程措施还具有垂向的土壤碳汇功能。梯田土壤碳汇是指梯田修建之后，田块的微地形与其水、肥、气、热等条件得以改善，促进作物与其他植物的良好生长发育，增加土壤有机质输入，并影响有机质分解和土壤呼吸等过程调控土壤碳循环，形成良性循环进而增加梯田土壤有机碳含量。淤地坝运行一段时间后，坝地良好的水热条件、地表落淤，增加土壤养分，优化土壤结构，为农业生产提供有利条件，也会增加淤地坝土壤有机碳含量。

1.4 水土保持耕作措施碳汇内涵与途径

水土保持耕作措施碳汇是指通过实施秸秆还田、免耕、等高耕作等措施，增加地面覆盖和土壤抗蚀力，调节土壤肥力、控制水土流失，进而增加土壤碳汇和减少侵蚀迁移造成土壤碳库损失。由于绝大部分作物碳在短时间内重新以CO₂形式返回大气，故不予考虑，农田生态系统碳汇主要关注其土壤碳库的变化^[16]。水土保持耕作措施碳汇作用机理主要体现在土壤碳汇、保土固碳和减蚀减碳方面。

耕作措施土壤碳汇是指通过采取免耕、秸秆还田等耕作措施，增加地表覆盖，促进作物生长，增加土壤有机质来源，并影响有机质分解和土壤呼吸等过程调控土壤碳循环，进而提高农田土壤固碳速率。无固碳措施条件下，每年作物和秸秆等生产导致农田土壤有机碳以约6%的比例逐年减少，此时农田就成为了碳源。长期的农业活动使全球农田土壤碳损失50%~70%^[17]；但如果采取优化的农业管理措施，土壤有机碳损失可得到遏制，且损失的碳库可逐步得到恢复。其中，免耕能够减少对土壤扰动, 避免翻耕对团聚体的破坏；秸秆还田能够将有机质加入土壤来增加土壤碳储量。相关研究^[8]表明：实行保护性农业措施后，砂质壤土和黏土的土壤碳汇速率分别提升0.30和0.60 Mg/(hm² ·a)。相较于林草措施土壤碳汇，耕作措施带来的土壤碳储量更集中在土壤表面附近，而不是在一定深度下。

水土保持耕作措施保土固碳主要指通过采取秸秆还田、等高耕作等措施，增加地表覆盖与土壤入渗，减少地表扰动与水土流失，进而减少土壤有机碳输移与矿化释放。以往耕作措施碳汇研究，主要是以基本农田作为载体开展碳汇测算工作，未考虑土壤侵蚀导致的侵蚀土壤在运移过程中的碳释放问题，由此导致水土保持耕作措施碳汇研究不够全面。传统耕作方式主要通过引发土壤侵蚀而影响有机碳固定。

水土保持耕作措施可有效控制水蚀和风蚀，进而防止坡地水土流失和有机碳损失，减少坡面径流或土壤颗粒迁移搬运，使坡耕地土壤有机碳最大可能地保留在土壤碳库，避免排放进入大气，进而减蚀减碳。若不采取措施，受侵蚀的农田土壤中的活性有机碳将被矿化或土壤有机质将会降解，从而增加温室气体的排放。

2 水土保持碳汇测算方法 2.1 水土保持碳汇总量

水土保持碳汇总量包括垂向的增汇量(包括植被碳汇量和土壤碳汇量)、横向的保土固碳量以及垂向的减蚀减碳量。笔者测算的碳汇总量，为水土保持碳汇现状，不涉及年度增加量和年际变化。从科学性和可操作性出发，水土保持增汇量采用固碳速率法计算，保土固碳量采用保土量乘以有机碳含量计算得到，减蚀减碳量通过其保土固碳量乘以流失过程中土壤有机碳被氧化的比例测算。

1) 水土保持增汇量(Q_TC，t/a)以不同类型水土保持措施为统计对象。

$ Q_{\mathrm{TC}}=F_{\mathrm{B}}+F_{\mathrm{S}}+E_{\mathrm{S}}+T_{\mathrm{S} }。$

(1)

式中：F_B为水土保持林草措施植被碳汇量，t/a；F_S、E_S和T_S分别为水土保持林草措施、工程措施和耕作措施土壤碳汇量，t/a。

2) 水土保持保土固碳量(Q′_TC，t/a)也以不同类型水土保持措施为统计对象。

$ Q_{\mathrm{TC}}^{\prime}=F_{\mathrm{E}}+E_{\mathrm{E}}+T_{\mathrm{E}}。$

(2)

式中F_E、E_E和T_E分别为水土保持林草措施、工程措施和耕作措施保土固碳量，t/a。

3) 水土保持减蚀减碳量(Q_TCO2，t/a)选用二氧化碳当量作为表征指标。

$ \begin{gathered} Q_{\mathrm{TCO}_2}=44 / 12 Q_{\mathrm{TC}}^{\prime} P_{\mathrm{se}}= \\ 44 / 12\left(F_{\mathrm{E}}+E_{\mathrm{E}}+T_{\mathrm{E}}\right) P_{\mathrm{se}} 。\end{gathered} $

(3)

式中：44/12为CO₂和C的摩尔质量比；P_se为流失过程中土壤有机碳被氧化的比例，量纲为1。

2.2 水土保持林草措施碳汇测算

1) 水土保持林草措施植被碳汇包括乔灌林和经果林植被碳汇。考虑到草因季节性枯落，其生物量固定的碳又返回大气或进入土壤中，故不考虑其碳汇量。水土保持林草措施植被碳汇采用固碳速率法计算。

$ F_{\mathrm{B}}=F_{\mathrm{Q}, \mathrm{BR}} S_{\mathrm{F}, \mathrm{Q}}+F_{\mathrm{J}, \mathrm{BR}} S_{\mathrm{F}, \mathrm{J} }。$

(4)

式中：F_{Q, BR}为水土保持乔灌林固碳速率，t/(hm²·a)；S_{F, Q}为水土保持乔木林和灌木林面积，hm²；F_{J, BR}为水土保持经果林固碳速率，t/(hm²·a)；S_{F, J}为水土保持经果林面积，hm²。固碳速率

$ S_{\mathrm{F}}=\left(C_{\mathrm{d}}-C_{\mathrm{d}}^{\prime}\right) / n 。$

(5)

式中：S_F为固碳速率，t/(hm² ·a)；C_d和C′_d分别为林草措施现碳密度和n年前碳密度，t/hm²。经果林累积的地上生物量以果实、修剪枝条等形式携出，故经果林的固碳速率F_{J, BR}取0.25F_{Q, BR}。在本研究中，由于乔灌林和经果林花、小枝、叶等因季节性枯落或携出，其生物量固定的碳又返回大气或进入土壤中，故其碳汇量未纳入植被碳汇部分。

2) 水土保持林草措施土壤碳汇包括乔灌林地、经果林地和草地土壤碳汇量，采用固碳速率法计算。

$ F_{\mathrm{S}}=F_{\mathrm{Q}, \mathrm{SR}} S_{\mathrm{F}, \mathrm{Q}}+F_{\mathrm{J}, \mathrm{SR}} S_{\mathrm{F}, \mathrm{J}}+F_{\mathrm{C}, \mathrm{SR}} S_{\mathrm{F}, \mathrm{C}} 。$

(6)

式中：F_{Q, SR}为水土保持乔灌林土壤固碳速率，t/(hm²·a)；F_{J, SR}为水土保持经果林土壤固碳速率，t/(hm²·a)；F_{C, SR}为水土保持草地土壤固碳速率，t/(hm²·a)；S_{F, C}为水土保持草地面积，hm²。在本研究中，各类林草地土壤的固碳速率采用《陆地生态系统生产总值(GEP)核算技术指南》^[18]中相应类型土壤的固碳速率。

3) 水土保持林草措施保土固碳量包括乔灌林、经果林和草地保土固碳量，采用保土量乘以土壤有机碳含量计算。

$ \begin{gathered} F_{\mathrm{E}}=\sum\limits_{k=1}^n\left(Q_{\mathrm{F}, k} G_{\mathrm{F}, k}\right)= \\ \sum\limits_{k=1}^n\left(X_{\mathrm{F}, k} S_{\mathrm{F}, k} G_{\mathrm{F}, k}\right) 。\end{gathered} $

(7)

式中：k为水土保持林草措施类型(乔灌林、经果林和草地)；Q_{F, k}为第k种水土保持林草措施保土量，t/a；G_{F, k}为土壤有机碳质量分数，g/kg；X_{F, k}为采取水土保持林草措施前后(现状年和基准年对比)的土壤侵蚀模数变化值，t/(hm²·a)，可通过水土流失动态监测成果获得；S_{F, k}为第k种水土保持林草措施面积，hm²。

2.3 水土保持工程措施碳汇测算

本研究中，水土保持工程措施保土固碳量(E_E)包括坡面工程保土固碳(C_T)和淤地坝拦泥固碳量(C_C)；淤地坝分层拦泥固碳总量中包含表层土固碳量，故淤地坝固碳量包含土壤碳汇部分。

1) 梯田保土固碳量

$ C_{\mathrm{T}}=Q_{\mathrm{T}} G_{\mathrm{T}} \text {; } $

(8)

$ Q_{\mathrm{T}}=A_{\mathrm{T}}\left(X_0-X\right) ; $

(9)

$ X=X_0 E 。$

(10)

式中：C_T为梯田的保土固碳量，t/a；Q_T为坡面工程保土量，t/a；G_T为梯田表层土壤有机碳质量分数，g/kg；A_T为梯田面积，km²；X₀为未修建梯田前的土壤侵蚀模数，t/(km²·a)；X为修建梯田后的土壤侵蚀模数，t/(km²·a)；E为中国通用土壤流失方程中工程措施因子，可通过水土流失动态监测成果获取。参考梯田保土固碳量的测算方法，本研究分别计算地埂、水平阶、水平沟、竹节沟、鱼鳞坑、大型果树坑等其他坡面工程的保土固碳量。

2) 梯田等坡面工程措施土壤碳汇量用固碳速率法来计算。

$ E_{\mathrm{S}}=A_{\mathrm{T}}^{\prime} F_{\mathrm{T}, \mathrm{SR}} 。$

(11)

式中：A′_T为梯田面积，hm²；F_{T, SR}为梯田土壤固碳速率，t/(hm² ·a)。参考梯田土壤碳汇量的测算方法，笔者分别计算地埂、水平阶、水平沟、竹节沟、鱼鳞坑、大型果树坑等其他坡面工程的土壤碳汇量。

3) 淤地坝拦泥固碳量

$ C_{\mathrm{C}}=\sum\limits_{i=1}^{i=n} Q_i C_i / 1000 。$

(12)

式中：C_C为淤地坝已拦泥导致的拦泥固碳量，t；Q_i为淤积泥沙第i层淤积量，t；G_i为淤积泥沙第i层有机碳质量分数，kg/t；n为淤积泥沙总层数。

2.4 水土保持耕作措施碳汇测算

1) 本研究计算的耕作措施土壤碳汇量为采取保护性耕作和机械化秸秆还田措施的土壤碳汇量；具有耕种功能的梯田、水平阶等措施的土壤碳汇纳入水土保持工程措施碳汇部分进行核算，不纳入耕作措施碳汇范畴。耕作措施土壤碳汇采用固碳速率法计算。

$ T_{\mathrm{S}}=\sum\limits_{j=1}^n\left(T_{\mathrm{R}, j} T_{\mathrm{S}, j}\right)。$

(13)

式中：j为水土保持耕作措施类型；T_{R, j}为第j种水土保持耕作措施类型的土壤固碳速率，t/(hm²·a)，依据气候类型的差异和耕作制度的分区，土壤固碳速率有所差异；T_S，j为第j种水土保持耕作措施面积，hm²，可通过《中国农业机械工业年鉴》获得。

2) 本研究计算的耕作措施保土固碳量为机械化秸秆还田措施的保土固碳量。

$ T_{\mathrm{E}}=\sum\limits_{j=1}^n\left(Q_{\mathrm{T}, j} G_{\mathrm{T}, j}\right)=\sum\limits_{j=1}^n\left(X_{\mathrm{T}} T_{\mathrm{S}, j} G_{\mathrm{T}, j}\right) 。$

(14)

式中：Q_T，j为某种水土保持耕作措施保土量，t/a；G_{T, j}为土壤有机碳质量分数，g/kg；X_T为采取水土保持耕作措施前后的土壤侵蚀模数变化值，t/(hm²·a)。根据2021年全国水土流失动态监测成果中轮作措施下的侵蚀模数，去掉轮作措施因子后，可计算得到无耕作措施下的侵蚀模数；再基于天然降雨下秸秆还田的减沙率^[19-20]，可计算得到秸秆还田措施下的土壤侵蚀模数变化值。在本研究中，考虑到平地不易发生水土流失，故对所获取的措施面积数据剔除掉坡度＜2°部分。

2.5 数据来源

水土保持措施垂向碳汇量采用固碳速率法(措施面积乘以固碳速率)计算。林草、工程和耕作措施面积数据来源于《中国水土保持公报》、水土流失动态监测成果和《中国农业机械工业年鉴》。林草和工程措施固碳速率采用《陆地生态系统生产总值(GEP)计算技术指南》^[18]提出的固碳速率，耕作措施固碳速率采用全国61个长期试验站共计1 162对位点的试验数据^[21]。

水土保持措施横向保土固碳量采用保土量乘以有机碳质量分数计算得到。保土量采用水土流失动态监测成果中土壤侵蚀模数变化量乘以对应的措施面积得到，土壤有机碳质量分数来源于全国土壤普查数据和文献检索数据。

3 水土保持碳汇测算结果 3.1 水土保持林草措施碳汇量

按照全口径措施统计，2011年现存水土保持林草措施碳汇总量为0.99亿t，若不包括封禁治理，林草措施碳汇总量为0.73亿t。2018—2021年新增水土保持林草措施碳汇能力平均达503.05万t/a(不包括封禁治理为290.63万t/a)，若将此碳汇能力平均值作为2011年后每年增加水土保持措施的碳汇能力，从2011年开始，累加计算得到2021年水土保持林草措施的碳汇能力达1.49亿t，若不包括封禁治理，2021年水土保持林草措施碳汇能力达1.03亿t。根据中国科学院“碳专项”，2001—2010年间我国森林生态系统碳汇总量约为1.63亿t/a^[22]，则水土保持林草碳汇约占森林生态系统总碳汇的60.74%(若不包括封禁治理为44.79%)。需要说明的是，中国科学院“碳专项”碳汇量核算结果未包含草地生态系统碳汇量，而本研究测算的水土保持林草碳汇包括了水土保持种草、草地封禁治理措施的碳汇量。

以2020年为基线情景，对比分析2021年全国林草措施保土固碳量。如图 1所示，2021年全国林草措施保土固碳总量2 030.64万t，新疆、甘肃保土固碳量较大，而黑龙江、福建、宁夏的保土固碳量为负值。侵蚀土壤横向输移过程中，约有30%~40%^[1]的土壤有机碳会被矿化为CO₂排放到空气中；参考此比例系数，则每年通过采取以上水土保持措施可减少约2 233.70万~2 978.27万t CO₂排放进入大气。这表明我国水土保持林草措施保土固碳效益明显，但局部地区仍需控制水力侵蚀导致的有机碳流失。在较长的时间尺度上，水土保持林草措施保土固碳的累积效应尤其显著。以退耕还林(草)工程为例，中国退耕还林(草)20 a(1999—2019年)，固土6.34亿t、防风固沙7.12亿t^[23]，有效减少有机碳损失的风险。

3.2 水土保持工程措施碳汇量

由图 2可知，2021年全国坡面工程的土壤碳汇量、保土固碳量分别为63.51万和705.98万t，其中梯田土壤碳汇量和保土固碳量分别为38.37万和568.00万t。在较长的时间尺度上，梯田增加土壤有机碳质量分数、提高土壤碳储量的效果更明显。如黄土高原坡改梯50 a内，0~20、20~40和40~60 cm土层有机碳质量分数分别增加33.7%、54.6%和52.4%^[24]。在全国尺度，梯田平均增加32.4%的有机碳储存^[25]。坡改梯可有效提高土壤固碳速率、增加土壤有机碳质量分数。通过实施梯田等工程，2021年全国坡面工程减蚀减碳量约为776.58万~1 035.44万t CO₂，避免碳排放效益明显。

根据黄河上中游管理局淤地坝拦泥量统计数据(表 1)，2011—2017年黄土高原淤地坝拦泥固碳量为222.33万t，年均拦泥固碳量和减蚀减碳量分别为31.76万t/a和34.94万~46.58万t CO₂。值得注意的是，由于本研究淤地坝分层拦泥固碳总量中包含表层土固碳量，故淤地坝拦泥固碳量包含土壤碳汇量。过去50 a黄土高原淤地坝共拦泥102亿t，淤地坝拦泥固碳总量为2 164万t，有机碳年均埋藏率为中国水库和湖泊有机碳埋藏率的36%和24%，单位面积有机碳埋藏速率高于全球典型沉积区1~2个数量级^[15]。

3.3 水土保持耕作措施碳汇量

选取数据可获取且规模较大的机械化秸秆还田和保护性耕作措施，测算出2021年全国耕作措施土壤碳汇量为419.08万t。如图 3所示，吉林省耕作措施土壤碳汇量最高，其次分别为黑龙江省和辽宁省。我国自20世纪末开始推广的少免耕、秸秆还田、有机肥投入等保护性农业措施是农田土壤碳汇增强的主要原因^[26-27]。我国现有农田面积约为1.3亿hm²，占全球农田面积的近10%；中国秸秆还田比例若从15%提高到80%，农田碳储量将增加1.75亿t/a^[28]。实施水土保持耕作措施、改善农业耕作条件，我国农田土壤固碳潜力巨大。

2021年全国耕作措施保土固碳量为272.48万t，黑龙江省保土固碳量最高，其次为吉林省、辽宁省；全国耕作措施减蚀减碳量约为299.73万~399.64万t CO₂。虽然耕作措施保土固碳量比土壤碳汇总量小，但同样不容忽视，且不同区域二者贡献率存在差异。如对于河北丰宁风蚀农田区，研究者发现耕作措施的碳汇效应主要来自减少原地侵蚀和拦截沙尘造成的碳汇效应^[29]。由于部分耕作措施因规模数据可获取性较差或缺失必要的监测数据而忽略未算，笔者测算的耕作措施保土固碳量偏小。事实上，等高耕作也是一项控制耕地土壤侵蚀和有机碳流失的重要措施。如盖浩等^[30]的研究认为横坡耕作对比顺坡耕作可减少99.9%的土壤有机碳流出耕地，具有明显的保水固土、减少有机碳流失效果。

3.4 水土保持措施碳汇总量

如图 4所示，对以上措施碳汇量进行累加，2021年全国现存水土保持措施碳汇总量为1.54亿t(若不包括林草封禁治理措施为1.08亿t)，其中林草措施植被和土壤碳汇量比例达95%以上，这一部分已包括在国家已有碳汇核算结果中。尽管工程和耕作措施新增的土壤碳汇量年度比例较小，但累积效应显著，对于长时间尺度全国土壤碳汇总量贡献较大。根据相关研究^[31]，2010—2020年间我国陆地生态系统年均固碳量为10亿~13亿t CO₂，则水土保持对陆地生态系统碳汇量的贡献约43.5%~56.5%(若不包括封禁治理为30.3%~39.4%)。此外，水土保持措施横向保土固碳效益明显，2021年全国水土保持措施保土固碳量为3 040.86万t，水土保持措施保土固碳同样具有明显的累积效应和长效作用。如黄土高原淤地坝措施2011—2017年拦泥固碳量为222.34万t，过去50 a累积拦泥固碳量则为2 164.00万t。2021年，通过采取以上水土保持措施可避免约3 344.95万~4 459.93万t CO₂释放进入大气。通过保持土壤量估算年均固碳量和减蚀减碳量，具有一定意义和价值，而IPCC碳汇核算并未强调水土保持保土固碳和减蚀减碳(避免额外的碳排放)效益。总体上，2021年水土保持措施带来的增汇(不包括水土保持林草措施植被碳汇量和土壤碳汇量)和减碳量为1 395万~1 699万t(5 115万~6 230万t CO₂)，占到全国现有陆地生态系统碳中和总量的约4%~6%，这一部分尚未纳入国家碳汇核算体系。

4 结论和展望

水土保持是提高陆地生态系统碳汇能力和碳汇储量的有效措施，可为实现碳中做出积极贡献。一是新增测算的水土保持工程和耕作措施的土壤碳汇量年度所占比例较小，但累积效应显著，长时间上对全国土壤碳汇总量贡献较大。二是我国水土保持措施通过减少侵蚀土壤横向输移而导致的碳流失，对保土固碳和降低不必要的碳排放有较大贡献。2022年12月28日，中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《关于加强新时代水土保持工作的意见》中明确提出，要加强水土保持碳汇能力研究和关键技术攻关，加强水土保持科技创新。未来需加强以下几方面的工作：

1) 补齐水土保持碳汇核算内容。有别于林业、农业领域的碳汇研究，水土保持碳汇不仅包括垂向的植被碳汇和土壤碳汇，还包括横向的保土固碳。在碳汇核算中不但应注重人工植被恢复对减缓大气CO₂的贡献，而且应当重视水土保持措施保土固碳对全球气候变化、减缓CO₂释放中的作用。生产建设项目水土保持碳汇研究几近空白，亟待开展其保土固碳和减碳机制研究。

2) 健全水土保持碳汇监测体系。针对部分基础数据可获取性差、序列不完整等问题，加快建立健全水土保持碳汇监测体系和统计制度，加大信息采集新技术应用力度，开展淤地坝淤积量调查、水土保持空间数据标准化处理等基础工作，补齐水土保持重点工程措施量等统计短板，提升水土保持碳汇核算准确性。

3) 构建水土保持碳汇核算方法。结合政府间气候变化专门委员会(Intergovernment Panel on Climate Change，IPCC)清单的碳计量需求，发展适用于水土保持碳收支计量/认证的方法体系、建立碳管理技术和水土保持碳汇效应的可测量/可报告/可核查的技术体系。