DZ/T 0375-2021《岩溶碳循环调查与碳汇效应评价指南》由自然资源部发布,全国自然资源与空间规划标准化技术委员会(SAC/TC93)归口,指南系统规定了岩溶流域碳循环调查与碳汇效应评价的目的任务、调查内容、野外调查与监测方法、流域碳汇通量评价、图件编制与成果报告要求。中国碳酸盐岩分布面积约344.6万平方千米、约占国土面积三分之一,岩溶碳汇量与森林碳汇量处于同一数量级,因此岩溶碳汇的定量核算具有重要意义。
指南的附录B至附录K构成了完整的碳汇核算方法体系,本资料重点介绍其中的核心计算方法。
通过连续监测水体溶解氧质量浓度,利用溶解氧昼夜变化曲线反演生态系统代谢过程:夜间无光合作用,溶解氧变化仅受呼吸作用与大气复氧影响,据此计算夜间呼吸作用ER夜间与夜间复氧系数K(O₂);再按温度校正换算白天的呼吸作用,结合白天溶解氧变化计算水生植物初级生产力GPP。水生植物对岩溶碳汇的固定量按下式求得:
NPP = GPP − ER总
式中:GPP为水生植物初级生产力,ER总为生态系统总呼吸作用,NPP即水生植物对岩溶碳汇的固定量,单位毫克氧气每升天。该方法实现了水生植物碳汇效应的实时在线监测与定量计算。
碳酸溶蚀碳酸盐岩产生的溶解无机碳浓度由水中HCO₃⁻与Ca²⁺、Mg²⁺浓度关系计算。自然界中除碳酸外,硫化物氧化形成的硫酸与农业活动施肥形成的硝酸也可溶蚀碳酸盐岩并增加水中溶解无机碳,其作用类似于深部CO₂影响,在碳汇计算中必须予以扣除,指南给出了硫酸与硝酸参与溶蚀时的化学计量关系式,确保岩溶碳汇量计算不因其他酸源的贡献而虚高。
依据Fick定律,水—气界面CO₂交换通量由交换系数与水体、空气中CO₂浓度差决定:F = K(c水 − c空气)。CO₂在水体中的浓度由亨利常数与水中CO₂分压计算,交换系数通过K₆₀₀按施密特数修正求得;河流的K₆₀₀按水面10米处风速计算,湖泊和水库的K₆₀₀按不同风速条件采用相应经验公式计算,并给出风速的换算关系。该方法是评价岩溶水体CO₂源汇属性的关键手段。
假设水体有机质仅来源于流域土壤侵蚀与水生藻类,利用两者的TOC/TN比值差异建立端元混合模型,由水样TOC/TN值反演土壤侵蚀物源的贡献率,进而计算水体中内源有机碳浓度,用于区分水生生物固定的碳汇与流域冲刷输入的外源有机碳,使碳汇核算口径更为严谨。
在双碳战略背景下,岩溶碳汇调查评价工作日益重要。应用本指南时建议:重点调查区采用自动化在线监测设备实现高频监测;将硫酸、硝酸溶蚀贡献扣除纳入区域碳汇核算的必检项;结合遥感与GIS技术开展流域尺度碳汇强度分区评价;推动岩溶碳汇监测数据与碳交易机制衔接,为固碳增汇决策提供量化支撑。
