湖北省區(qū)域碳中和能力評價研究

關(guān)鍵詞 碳中和； 生態(tài)系統(tǒng)碳匯； 碳排放； 優(yōu)化管理； 湖北省

中圖分類號 S181 ； X32 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1000-2421（2024）03-0100-11

根據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）的評估結(jié)果，大氣CO₂ 濃度從人類進(jìn)入工業(yè)革命以來，已經(jīng)由285 g/m³增加至414 g/m³，全球平均地表溫度也上升了1.09 ℃［1］。若這一升溫趨勢得不到有效控制，將導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)持續(xù)惡化，嚴(yán)重挑戰(zhàn)人類社會的可持續(xù)發(fā)展能力。為了減緩由溫室氣體增加導(dǎo)致的全球變暖趨勢，《巴黎協(xié)定》要求到21 世紀(jì)末，全球平均氣溫與前工業(yè)化時期相比，上升幅度控制2 ℃以內(nèi)，并盡力控制在1.5 ℃以內(nèi)［2］。在此目標(biāo)下，人類應(yīng)當(dāng)對人為碳排放施加影響。在2020年9月22日召開的第七十五屆聯(lián)合國大會上，國家主席習(xí)近平宣布：“中國將提高國家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和”。

“碳中和”是指通過各種途徑排放的碳，例如通過化石燃料的使用以及土地利用變化產(chǎn)生的碳排放量與陸地生態(tài)系統(tǒng)、海洋生態(tài)系統(tǒng)吸收及其他方式固存的碳量之間達(dá)到平衡，最終實(shí)現(xiàn)二氧化碳的凈零排放［3］。顯然，碳減排與碳增匯是影響碳中和的2個直接因素［4］。當(dāng)前，有關(guān)碳中和的全球經(jīng)驗(yàn)仍有不足，我國“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的期限更短，“碳中和”面臨巨大挑戰(zhàn)。隨著社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展與轉(zhuǎn)型、生態(tài)文明建設(shè)不斷推進(jìn)和深化，中國迫切需要針對“ 碳中和”涉及的眾多基礎(chǔ)科學(xué)問題進(jìn)行詳實(shí)的研究［5］。

區(qū)域是指具有特定的資源稟賦、經(jīng)濟(jì)上相對獨(dú)立、結(jié)構(gòu)比較完整、內(nèi)部同質(zhì)性較高的空間單元。區(qū)域自身的發(fā)展具有系統(tǒng)性、連續(xù)性以及相對獨(dú)立性。不同區(qū)域之間因區(qū)位條件差異存在異質(zhì)性，也因各自區(qū)位優(yōu)勢而形成相互發(fā)展的關(guān)聯(lián)性。各個區(qū)域的發(fā)展共同決定了整體發(fā)展水平。根據(jù)中國政府承諾的“碳中和”目標(biāo)，至2060年前，各類碳匯應(yīng)當(dāng)?shù)窒寂欧?。不同區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不同、碳排放減排壓力和難度不同。同時，不同區(qū)域的自然碳匯在種類、規(guī)模、結(jié)構(gòu)等方面都存在著明顯的差異，面臨的碳減排與發(fā)展轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)也存在差異。當(dāng)前，從區(qū)域尺度來分析碳中和能力、解構(gòu)相關(guān)發(fā)展路徑的研究相對較少［6］。

隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，全社會對能源的需求量逐步擴(kuò)大，湖北省能源消費(fèi)總量不斷攀升，碳排放總量也呈現(xiàn)持續(xù)遞增的趨勢［7］。湖北省作為“中部崛起”的主要戰(zhàn)略支點(diǎn)，區(qū)域碳減排壓力不斷遞增。湖北省的生態(tài)環(huán)境健康不僅關(guān)系著湖北省的可持續(xù)發(fā)展，對長江經(jīng)濟(jì)帶乃至我國的可持續(xù)發(fā)展都起著至關(guān)重要的作用。但近年來湖北省林地資源過度開采， 自然生態(tài)環(huán)境遭到破壞， 迫切需要加大陸地生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)力度。本研究以湖北省作為案例地，對區(qū)域碳匯和碳排放進(jìn)行評價，并以此為基礎(chǔ)分析湖北省的碳中和能力，以期為從區(qū)域尺度上實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)提供理論借鑒。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

湖北省積極響應(yīng)國家號召，不斷推進(jìn)碳中和工作，先后出臺《湖北2030 碳排放達(dá)峰行動方案》《湖北省碳達(dá)峰、碳中和科技創(chuàng)新行動方案》等政策，加快構(gòu)建“碳達(dá)峰”“碳中和”的新發(fā)展布局，繼續(xù)優(yōu)化綠色低碳健康發(fā)展的經(jīng)濟(jì)體系［8］。

本研究以湖北省作為案例地，對區(qū)域碳匯和碳排放進(jìn)行評價。

1.2 湖北省區(qū)域碳匯評價方法

生態(tài)系統(tǒng)是地球系統(tǒng)多圈層耦合的重要組成要素，對氣候變化敏感。不同類型的生態(tài)系統(tǒng)對全球碳收支及平衡具有不同的作用，從而影響氣候變化。本研究將陸地生態(tài)系統(tǒng)劃分為森林生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)、草地生態(tài)系統(tǒng)和濕地生態(tài)系統(tǒng)4 種類型，據(jù)此評價湖北省2000-2020 年碳匯量變化特征。

1）森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯評價方法及相關(guān)參數(shù)。森林是陸生生態(tài)系統(tǒng)的主體，具有顯著的固碳功能，在減緩全球氣候變化中有著不可替代的地位和作用。本研究采用碳密度法來計算森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲量（包括林木固碳量、林下植物固碳量和林地固碳量［9］），以森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量的年際變化來表征森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯，計算公式見式（1）～（5）。

2）農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳匯評價方法及相關(guān)參數(shù)。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)具有碳匯和碳源兩方面的作用［11］，一方面農(nóng)作物通過光合作用吸收大氣中的二氧化碳合成有機(jī)物、土壤中的自養(yǎng)微生物通過利用無機(jī)碳來促進(jìn)自身快速生長繁殖的過程實(shí)現(xiàn)碳匯作用；另一方面農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜的投入，動植物、微生物的殘體在土壤中腐爛等過程中又會有一部分二氧化碳重新返回到大氣中。本研究通過將農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的碳吸收過程和碳排放過程分開核算，對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)整體的碳源/匯進(jìn)行評估。碳吸收考慮農(nóng)作物生長過程中通過光合作用固定的碳量和土壤固碳量。但由于國內(nèi)土壤固碳量的測定數(shù)據(jù)極少，因此，參考美國和歐洲有關(guān)土壤固碳的相關(guān)研究成果來大致估算湖北省的土壤固碳量（美國：土壤固碳約為植被固碳的2/3；歐洲：土壤固碳約為生態(tài)系統(tǒng)總固碳的30%［12］），計算公式見式（6）～（8）。

各類碳源及碳排放系數(shù)見表2。

按照《IPCC 國家溫室氣體清單指南》推薦方法，碳排放包括能源活動、工業(yè)生產(chǎn)過程、農(nóng)業(yè)土地利用變化和林業(yè)、廢棄物處理。一般認(rèn)為，能源活動、工業(yè)生產(chǎn)活動和農(nóng)業(yè)對碳排放貢獻(xiàn)最大。根據(jù)文獻(xiàn)［18］，由能源消耗所引起的碳排放是區(qū)域碳排放的主體，約占90.4%；其次為工業(yè)和農(nóng)業(yè)，約占9.5%。因此，本研究主要從這3 個方面對湖北省區(qū)域碳排放進(jìn)行評價。

1）能源活動碳排放。依據(jù)湖北省能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及湖北省能源統(tǒng)計年鑒，選取煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、天然氣這8 類能源，將能源活動所產(chǎn)生的碳排放量作為湖北省的能源活動碳排放總量。

2）工業(yè)過程碳排放。對于工業(yè)過程的碳排放核算，由于工業(yè)過程所涉及的碳排放過程多樣且工業(yè)生產(chǎn)流程復(fù)雜，本研究重點(diǎn)考慮水泥、鋼鐵、燒堿、合成氨產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的CO₂排放［19］。

3）農(nóng)業(yè)碳排放。農(nóng)業(yè)碳排放考慮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)物資投入（化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜、農(nóng)藥、柴油在利用過程中以及農(nóng)業(yè)灌溉和土地翻耕過程中所產(chǎn)生的碳排放）、稻田甲烷排放、畜禽養(yǎng)殖（動物腸道發(fā)酵甲烷排放、動物糞便甲烷和氧化亞氮排放），都轉(zhuǎn)化為二氧化碳排放量進(jìn)行核算。

1.5 數(shù)據(jù)來源

本研究數(shù)據(jù)來源較為廣泛。其中，土地利用類型及面積來源于2000-2020 年中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所的MODIS 遙感影像數(shù)據(jù)（2000、2005、2010、2015、2018、2020 年，其他年份的土地利用類型面積通過插值計算得到）；碳密度數(shù)據(jù)主要基于文獻(xiàn)資料綜合分析得出。碳排放評價的數(shù)據(jù)來源于《IPCC 溫室氣體排放》《省級溫室氣體清單編制指南》《湖北省統(tǒng)計年鑒》《湖北農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》。

2 結(jié)果與分析

2.1 湖北省區(qū)域碳匯變化特征

湖北省生態(tài)系統(tǒng)碳匯總量變化如圖1A 所示。2000-2020年，湖北省歷年碳匯量呈現(xiàn)較為明顯的上升趨勢。2000年，湖北省區(qū)域碳匯量（CO_2e，下同）為7 399.66萬t，2020年為17 404.99萬t，增長約135.21%，年均增長約6.76%。2000-2020 年，湖北省區(qū)域碳匯總量為264177.6萬t，即湖北省2000-2020 年經(jīng)由各類生態(tài)系統(tǒng)固碳作用，從大氣捕獲CO₂ 264 177.6 萬t。其中，森林生態(tài)系統(tǒng)總捕獲量為137 403.42 萬t，占比52.01%；農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)總捕獲量為85 587.97 萬t，占比32.40%；草地生態(tài)系統(tǒng)總捕獲量為31 007.43 萬t，占比11.74%；濕地生態(tài)系統(tǒng)總捕獲量為10178.74 萬t，占比3.85%（圖1B）。總體來說，森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯量貢獻(xiàn)率最大，其次為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，草地和濕地的碳匯量貢獻(xiàn)率相對較低。

從碳匯的組成結(jié)構(gòu)來看，森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯占比在4 個生態(tài)系統(tǒng)中是最大的，占比為52.01%；且增長較快，由2000年的2210 萬t 增長至2020 年的10883 萬t，增長率為392.44%，年均增長率為18.69%。在區(qū)域碳匯和碳中和方面發(fā)揮了重要的作用。

2000-2020 年農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳匯也呈現(xiàn)逐年增加的趨勢。2000 年農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳匯量為3 246.40萬t；2020 年為44 559.35 萬t，增長40.44%，年均增長65.65 萬t。相比森林生態(tài)系統(tǒng)，農(nóng)田碳匯增加速率較小，年均增長22.02%。

草地生態(tài)系統(tǒng)和濕地生態(tài)系統(tǒng)的碳匯貢獻(xiàn)相對較小。草地生態(tài)系統(tǒng)歷年碳匯量為1 462.29 萬～1 490.45 萬t。濕地生態(tài)系統(tǒng)歷年碳匯量為476.99 萬～501.72 萬t。2000-2020 年間，兩類生態(tài)系統(tǒng)碳匯總量略有增加，但相對湖北省區(qū)域碳匯總量的占比不斷下降，由2000 年的26.26% 下降為2020 年的11.28%。

2.2 湖北省區(qū)域碳排放評價結(jié)果

由圖2A 可見，湖北省區(qū)域碳排放量（CO_2e，下同）的變化可分為2個階段。2000-2010 年為第一階段，湖北省區(qū)域碳排放量呈現(xiàn)顯著增加的趨勢，2000年為22 642.8 萬t ，2010年為551036.90萬t ，增長125.39%，年均增長12.54%。該時期湖北省碳排放總量為374 296.50 萬t，年平均排放量為34026.95萬t。2011-2020年為第二階段，湖北省歷年碳排放量略有波動，但總體上相對穩(wěn)定。2011年湖北省碳排放總量為56 862.81 萬t， 2011-2015年期間碳排放呈現(xiàn)下降趨勢，但2015-2020 年又略有回升，至2020 年為57 187.21 萬t，與2011 年基本持平。第二階段湖北省碳排放總量為536 035.96 萬t，年平均排放量為53 603.60 萬t。第一階段湖北省碳排放量處于相對較低的水平，但增速較快；第二階段處于相對較高的排放水平，但增速減緩甚至排放略有降低。

從碳排放占比（圖2B）來看，能源活動所產(chǎn)生的碳排放最多，達(dá)到71.31%，2000年湖北省能源消耗碳排放為16 836.2萬t，2020年湖北省能源消耗碳排放為40 834.20 萬t，增長近142.54%，年均增長7.13%?？梢姡茉聪奶寂欧胖鲗?dǎo)了湖北省區(qū)域碳排放的變化；且在能源活動碳排放中，煤炭、焦炭、原油、煤油、柴油等的碳排放量占比最大，而天然氣這類清潔能源的占比較小，說明湖北省當(dāng)前的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)仍然以煤炭為主，清潔能源的開發(fā)利用程度還不夠。其次是工業(yè)碳排放，其占比約為23.90%，2000 年湖北省工業(yè)活動產(chǎn)生的碳排放為4 049.06 萬t，2020年增長為13 992.2萬t，增長近245.57%，年均增長12.28%，說明工業(yè)活動碳排放仍然呈現(xiàn)較快的增長趨勢。工業(yè)生產(chǎn)碳排放量中，鋼鐵生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的二氧化碳排放量占比最大，達(dá)到55.98%，其次是水泥和合成氨生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化碳排放量，其占比分別為32.90% 和18.99%；而燒堿、純堿和玻璃生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化碳占比相對較小，二氧化碳排放量總和的占比約為0.80%。農(nóng)業(yè)碳排放占比約為4.79%，2000 年湖北省農(nóng)業(yè)活動碳排放為1 757.66 萬t，2020 年增長為2360.79萬t，增長近34.32%，年均增長1.72%，增長速率較為緩慢。農(nóng)業(yè)活動碳排放量中，畜禽養(yǎng)殖碳排放量占比最大，約占57.23%，；其次是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)物資投入碳排放，約占23.61%，水稻種植碳排放量占比約為19.16%。

2.3 湖北省區(qū)域碳中和能力評價結(jié)果

由圖3 可見，湖北省碳排放量與碳匯量的差異較大。2000 年，湖北省區(qū)域碳排放量為22 642.84 萬t，碳匯量為7 399.66 萬t，即經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)碳匯抵扣，湖北省區(qū)域凈碳排放量仍有15 243.18 萬t。2000-2020年，湖北省凈碳排放量變化呈現(xiàn)一定的階段性規(guī)律。2000-2010年為第一階段，湖北省凈碳排放量增長明顯。2010年，湖北省區(qū)域凈碳排放量為38 406.32萬t，相比2000 年增長151.96%，年均增長15.20%。2011-2020年為第二階段，湖北省凈碳排放量呈現(xiàn)一定的下降趨勢。2011年，湖北省區(qū)域凈碳排放量為43708.20 萬t CO_2e，至2020 年39782.22 萬t，降低8.98%，年均降低0.90%。第二階段2017 年凈碳排放量最低，為34 558.38 萬t，2018年以后再次上升。

碳中和的目標(biāo)實(shí)質(zhì)上是實(shí)現(xiàn)凈碳排放量為零。因此，湖北省凈碳排放量的變化反映了區(qū)域內(nèi)落實(shí)碳中和目標(biāo)的能力變化。凈碳排放量越大，實(shí)現(xiàn)碳中和的難度越大；反之，實(shí)現(xiàn)碳中和的難度相對較小。為了進(jìn)一步揭示湖北省凈碳排放量變化趨勢及其統(tǒng)計學(xué)意義，本研究基于Mann-Kendall 檢驗(yàn)方法對其進(jìn)行分析。

從表3 可見，2000-2010 年，湖北省碳匯量、碳排放量以及凈碳排放量的β 統(tǒng)計量為503.16、2 839.06以及2 839.06，遠(yuǎn)大于0，表明該時期上述變量呈現(xiàn)出增長的趨勢。這3 個變量的Z_M-K統(tǒng)計值分別為3.68、4.02 和4.02，均大于顯著水平0.005的臨界值2.32，通過了顯著性檢驗(yàn)（Plt;0.01），表明該時期湖北省碳匯量、碳排放量以及凈碳排放量的上升趨勢具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2011-2020 年，湖北省碳匯量的β 統(tǒng)計量為441.76，小于前一階段的503.16，表明該時期碳匯量仍然呈現(xiàn)增長趨勢，但增長幅度略低于前一階段；碳匯量的Z_M-K 統(tǒng)計量為3.3，大于2.32，通過了顯著性檢驗(yàn)（Plt;0.01），說明其上升趨勢具有統(tǒng)計學(xué)意義。湖北省碳排放量和凈碳排放量的β 統(tǒng)計量分別為-81.37 和-431.65，表明該時期碳排放量和凈碳排放量呈現(xiàn)了下降趨勢。二者的Z_M-K分別為-0.16 和-0.88，其絕對值小于顯著性水平0.025 的臨界值1.96，未能通過顯著性檢驗(yàn)（Pgt;0.05）。以上情況表明，湖北省的碳排放量和凈碳排放量在第二階段有下降趨勢，但這種趨勢并不具有統(tǒng)計學(xué)意義，其變化仍存在較高的不確定性；湖北省凈碳排量及碳中和能力的后續(xù)變化，需要進(jìn)一步研究。

進(jìn)一步用UF 和U_B 統(tǒng)計量來闡明湖北省凈碳排放量歷年變化趨勢及其突變情況，如圖4所示。2000-2002 年，U_F 統(tǒng)計量小于0，表明該時期湖北省凈碳排放量略有減少。2002-2010 年，其U_F 統(tǒng)計量大于0，表明該時期湖北省凈碳排放量呈現(xiàn)增長趨勢。尤其是2004年以后，U_F 統(tǒng)計量大于其置信區(qū)間，表明其增長有統(tǒng)計學(xué)意義。U_F 統(tǒng)計量和U_B 統(tǒng)計量的交點(diǎn)位于置信區(qū)間外，表明該時期湖北省凈碳排放量的增長趨勢相對穩(wěn)定，不存在年際突變。

U_F 和U_B 統(tǒng)計量曲線在2011-2012 年有交點(diǎn)，且交點(diǎn)位于95% 置信區(qū)間內(nèi)，說明2011 年湖北省的凈碳排放量發(fā)生了突變。2011 年之前湖北省凈碳排放量呈現(xiàn)增加趨勢，2011 年之后湖北省凈碳排放量呈現(xiàn)減少趨勢。2011-2020 年，UF統(tǒng)計量小于0，表明該時期湖北省凈碳排放量略有減少，尤其是2015-2018 年，UF 統(tǒng)計量大于其置信區(qū)間，說明其降低有統(tǒng)計學(xué)意義。而2018 年之后，湖北省凈碳排放量降低的趨勢略有減小。

3 討論

3.1 湖北省實(shí)現(xiàn)碳中和的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)

綜合本研究與湖北省實(shí)際情況進(jìn)行分析表明，湖北省天然碳匯資源較好，在抵消碳排放方面起到重要作用，且在2000-2020 年，湖北省先后提出“退耕還林”等保護(hù)天然碳匯的舉措和政策引導(dǎo)，湖北省各類型碳匯在此期間都呈現(xiàn)增加趨勢，在多年的發(fā)展過程中也在不斷優(yōu)化調(diào)整發(fā)展方式。 2009 年11月10 日湖北省頒布《湖北省人民政府關(guān)于發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的若干意見》，明確指出要大力發(fā)展低碳相關(guān)產(chǎn)業(yè)，推動低碳技術(shù)及產(chǎn)品的推廣應(yīng)用，建立低碳技術(shù)支撐體系等措施，這些措施間接導(dǎo)致了2011 年之后湖北省的凈碳排放量相比之前開始呈現(xiàn)出下降的趨勢，在一定程度上說明湖北省當(dāng)前的碳排放或許已經(jīng)達(dá)到碳達(dá)峰的狀態(tài)。

2000-2020 年，湖北省生態(tài)系統(tǒng)碳匯抵消了約30% 的碳排放量，可見天然碳匯在抵消碳排放的過程中起到了一定的作用，但由于自然資源的限制［21］，天然碳匯的總量與碳排放量的差距較大，未抵消的碳排放量仍有很多，目前仍需通過研發(fā)陸地碳匯提升的技術(shù)體系，解析實(shí)現(xiàn)陸地生態(tài)系統(tǒng)增匯的技術(shù)途徑［3］以及加大碳捕獲、低碳產(chǎn)業(yè)的投資力度。湖北省的碳排放量在第二階段雖然有下降的趨勢，但是社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展不可避免會導(dǎo)致對能源等各行業(yè)的需求增加，碳排放總量仍居高位，2020年湖北省的碳排放量約為2000 年碳排放量的2.6 倍，碳排放的脫鉤壓力也隨之增大。未來仍要大力發(fā)展低碳相關(guān)產(chǎn)業(yè)，推動低碳技術(shù)及產(chǎn)品的推廣應(yīng)用。且2018 年之后凈碳排放量下降的趨勢并不確定，未來碳中和能力的變化趨勢仍需進(jìn)一步探討。

3.2 湖北省實(shí)現(xiàn)碳中和的碳減排應(yīng)對策略

本研究結(jié)果顯示，湖北省的碳排放量中能源活動所產(chǎn)生的碳排放占很大比重，占比約為71.31%，未來可通過提高能源利用效率以及利用碳交易和碳稅激勵碳減排［22］。且在能源活動產(chǎn)生的碳排放中煤炭、焦炭、原油、煤油、柴油等的碳排放量占比最大，而天然氣這類清潔能源的占比較小，說明湖北省當(dāng)前的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)仍然以煤炭為主，清潔能源的開發(fā)利用程度還不夠。因此，未來湖北省應(yīng)當(dāng)首先大力開發(fā)非化石能源來填補(bǔ)能源需求增長的空缺，加快非化石能源替代化石能源進(jìn)程，改變由化石能源為主導(dǎo)的能源結(jié)構(gòu)。發(fā)展非化石能源來替代煤電等化石能源是未來湖北省深度脫碳的根本途徑，也是各部門深度減碳的重要依托。

除了源頭控制，末端治理也是碳減排很重要的一部分［23］。碳捕集技術(shù)是二氧化碳末端治理技術(shù)之一，是實(shí)現(xiàn)二氧化碳封存以及后續(xù)綜合利用的基礎(chǔ)和前提，膜分離技術(shù)和吸附分離技術(shù)是目前發(fā)展比較成熟的碳捕集分離技術(shù)。

實(shí)現(xiàn)碳減排目標(biāo)不能僅僅“就碳論碳”，要同時進(jìn)行廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會系統(tǒng)性變革，這就需要政府、市場、企業(yè)共同發(fā)揮作用，積極營造有利于綠色低碳發(fā)展的政策環(huán)境［24］，讓政府和企業(yè)都能夠最大力度發(fā)揮作用，引導(dǎo)各類資源要素向綠色低碳發(fā)展集聚，支持企業(yè)朝著綠色轉(zhuǎn)型的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)更大的發(fā)展［25］。

3.3 湖北省實(shí)現(xiàn)碳中和的碳增匯應(yīng)對策略

本研究結(jié)果顯示，生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力仍有一定的增長空間，能夠?yàn)樘贾泻吞峁┝己玫纳鷳B(tài)基礎(chǔ)。森林生態(tài)系統(tǒng)對湖北省碳匯的提升具有舉足輕重的作用。提升森林碳匯一方面要持續(xù)生態(tài)保護(hù)重大工程的實(shí)施，從而保證森林面積和蓄積量的不斷提升；另一方面要鞏固住前期退耕還林還草的成果，采取先進(jìn)且多樣化的森林管理和經(jīng)營模式比如森林間伐、人工林天然化等來提升森林碳匯［26］。

農(nóng)田土壤具有極大的固碳減排潛力和減排成本優(yōu)勢，是應(yīng)對氣候變化、實(shí)現(xiàn)碳中和的重要途徑［27］。高強(qiáng)度的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動會使土壤呼吸強(qiáng)度增大，并且較高的土壤呼吸會加快土壤有機(jī)質(zhì)的分解，釋放所固定的碳，提升農(nóng)田碳匯要優(yōu)化傳統(tǒng)耕作方式，多采用少耕、免耕措施，合理安排種植時間及強(qiáng)度，強(qiáng)化農(nóng)田土壤保護(hù)。通過退耕還林、還草和其他修復(fù)措施對耕作土壤進(jìn)行修復(fù)也可以增強(qiáng)農(nóng)田碳匯效應(yīng)。且不同種類的農(nóng)作物碳吸收能力不同，因此，在保證社會需求的前提下，增加碳吸收強(qiáng)度較高的農(nóng)作物的播種面積，在一定程度上可提高農(nóng)作物碳吸收總量，從而達(dá)到農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)增匯的目的。

目前湖北省草地資源底數(shù)不清，草地數(shù)據(jù)的統(tǒng)計還較為粗放，雖然湖北省在2019 年已經(jīng)開啟了全省草原資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)清查以加強(qiáng)草地監(jiān)管，但各地工作進(jìn)度不一，目前尚未形成完整的草地數(shù)據(jù)體系。未來應(yīng)當(dāng)建立起完善的草地資源科學(xué)評價體系，加大草地資源科學(xué)研究、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測及生物多樣性保護(hù)。

湖北省湖泊濕地數(shù)量繁多，現(xiàn)有濕地面積為145.02 hm²，占湖北省國土面積的7.8%。位居中部地區(qū)第一位，這表明湖北省濕地具有一定碳中和的碳匯潛力。但由于受到經(jīng)濟(jì)社會的急速發(fā)展和人類活動的干擾，湖北省濕地面積減少，且污染情況有所加劇，許多湖泊濕地出現(xiàn)了富營養(yǎng)化的問題，面積減少和污染增加均會嚴(yán)重影響濕地碳匯功能的發(fā)揮。未來湖北省應(yīng)當(dāng)著力修復(fù)濕地生態(tài)系統(tǒng)，避免氮磷污染物直接排入，采取干預(yù)措施來改善湖泊水域的富營養(yǎng)化，從而提升湖泊的濕地碳匯功能。

但生態(tài)碳匯因?yàn)樘烊毁Y源的限制，無法抵消大量的碳吸收，所以碳捕捉（carbon" capture，utilizationand storage，CCUS）是未來碳吸收工作的主力軍。CCUS 技術(shù)分為CO₂ 捕集和儲存與 CO₂ 利用2 個部分。截至2020 年，全球CO₂捕獲能力已經(jīng)達(dá)到4 000萬t，CCUS 技術(shù)已經(jīng)成為最有效減少大氣中CO₂的方法之一，然而當(dāng)前CCUS 技術(shù)非常昂貴，無法大量投入使用，必須降低其建設(shè)和運(yùn)行成本［28］，開發(fā)出更為經(jīng)濟(jì)的CCUS 技術(shù)將是未來重要的研究方向［29］。

3.4 結(jié)果不確定性分析

在區(qū)域碳匯核算方面，近年來眾多學(xué)者對不同區(qū)域不同生態(tài)系統(tǒng)固碳增匯功能開展一系列研究，為解析陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力和潛力奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)。本研究在選取參數(shù)時充分參考相關(guān)文獻(xiàn)，在可靠的參數(shù)范圍內(nèi)結(jié)合湖北省的區(qū)域特征確定參數(shù)。森林碳匯核算時林木生物量轉(zhuǎn)換系數(shù)、林木生物量干質(zhì)量系數(shù)、林木固碳系數(shù)、林下植物碳匯轉(zhuǎn)換系數(shù)、林地碳匯轉(zhuǎn)換系數(shù)的取值及農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳吸收核算時所用到的作物碳吸收系數(shù)均為相關(guān)研究通用的參數(shù)值。而對于研究基礎(chǔ)較薄弱的草地碳匯和濕地碳匯方面所采用的碳密度參考了全球和國內(nèi)草地碳密度的研究結(jié)果并結(jié)合湖北省的區(qū)域特點(diǎn)而確定。但不同研究者對陸地碳匯定義的差異、模型過程和參數(shù)的差異等導(dǎo)致目前對于陸地碳匯大小的認(rèn)識仍存在一定的不確定性，未來需要加大生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)查與監(jiān)測力度，提高陸地碳匯的評估精度。

在區(qū)域碳排放核算方面，所采用的參數(shù)均來自《IPCC 溫室氣體排放清單》《省級溫室氣體編制指南》以及湖北省統(tǒng)計年鑒。雖然IPCC 給出了詳細(xì)的區(qū)域碳排放核算方法，但在實(shí)際應(yīng)用中，大尺度區(qū)域范圍內(nèi)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有所缺乏也會導(dǎo)致一定的誤差。但對于宏觀的研究，誤差在可接受范圍內(nèi)。

全球氣候治理進(jìn)入到了碳中和時代，越來越多的國家將碳中和作為21世紀(jì)中期長期減排的目標(biāo)。2020 年中國承諾了實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)，這迫切要求建立一個系統(tǒng)、完整的碳中和能力評價體系，本研究從比較生態(tài)系統(tǒng)碳匯和碳排放差異的角度對湖北省區(qū)域碳中和能力進(jìn)行了評價。本研究結(jié)果表明，湖北省天然碳匯資源較好，2000-2020年湖北省區(qū)域碳匯總量為238 441.33萬t，各類型碳匯在這期間均呈現(xiàn)增加趨勢，在抵消碳排放方面起到重要作用。同期湖北省碳排放總量為878 996 萬t，凈碳排放總量為640554萬t，兩者的變化趨勢保持一致，其變化趨勢可分為2 個階段，第一階段（2000-2010年）呈上升趨勢，經(jīng)過不斷優(yōu)化調(diào)整發(fā)展方式后，第二階段（2011-2020 年）呈下降趨勢，但這種趨勢并不具有統(tǒng)計學(xué)意義，其變化仍存在較高的不確定性；湖北省凈碳排量及其碳中和能力的后續(xù)變化需要進(jìn)一步深入探討。由于自然資源的限制，天然碳匯不能完全抵消碳排放量，未來仍要加快攻克CCUS的技術(shù)難關(guān)。因此，當(dāng)前湖北省距離碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)仍有較大難度，未來仍需在能源路徑、技術(shù)路徑、社會路徑和政策經(jīng)濟(jì)路徑4 個方面統(tǒng)籌兼顧，合力實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。

（責(zé)任編輯：張志鈺）