四川省若尔盖县，九曲黄河第一湾。视觉中国/供图

　　黄河是中华民族的母亲河，是华夏文明的发源地，承载着厚重的自然和人文历史资源。党的十八大以来，习近平总书记从实现中华民族永续发展的战略高度，把黄河流域生态保护和高质量发展上升为国家战略，为黄河的全流域系统治理指明了方向。当前，面对全球气候变暖、黄河流域生态环境相对脆弱的严峻形势，发展生态碳汇技术显得尤为重要。本文将深入剖析生态碳汇技术对于黄河流域生态保护的关键作用与深远意义，探索黄河流域可持续发展的可行性路径，以期为黄河流域乃至整个国家的生态文明建设贡献力量。

　　生态碳汇是黄河流域生态文明的重要保障

　　历史上，由于人类活动的干扰和过度开发利用，黄河流域的生态环境曾遭受到严重破坏，导致水土流失、水资源短缺、耕地盐碱化和各类污染比较严重。而随着经济发展和城市化进程的加快，黄河流域面临的资源约束趋紧等生态问题将更加严重。如何破解这些困难和问题？

　　习近平总书记2021年10月在深入推动黄河流域生态保护和高质量发展座谈会上强调，要落实好黄河流域生态保护和高质量发展战略部署，坚定不移走生态优先、绿色发展的现代化道路。

　　生态文明是以人、自然、社会三者和谐共生、全面发展、良性循环与持续繁荣为基本特征的文明发展形态。推进生态文明建设，必须树立尊重自然、顺应自然、保护自然的理念，走可持续发展道路。

　　作为实现“碳中和”的有效路径，生态碳汇成为黄河流域生态保护的重要保障。生态碳汇是指开展绿化行动，通过植树造林增加森林蓄积量，从大气中清除二氧化碳，减少大气中温室气体的浓度，增强自然生态系统固碳能力。生态碳汇不仅能有效吸收大气中的二氧化碳，助力应对气候变化，而且能发挥自然系统的固碳作用，从而促进黄河流域生态系统的恢复与提升。

　　当然，要发展生态碳汇，需要持续的技术创新和有效的技术进步等保障。这就要求渐次有序稳妥可靠地拓展生态碳汇工程，改善黄河流域的生态环境，从而保障社会经济可持续稳定发展。除此之外，还需要科学的规划和全社会参与，共同推动黄河流域生态保护。

　　提升黄河流域生态碳汇能力的有效措施

　　积极应对碳排放，保护人类生存的家园，是当代科技工作者神圣的职责和使命。要实现“碳中和”在工农业等广泛领域的大变革和大转型，需要从以下三个方面发力：一是能源供应端，也就是“新能源材料制备技术”，最大限度使用非碳能源，构建新型电力系统或能源供应系统，减少利用化学、化石能源制氢、发电；二是能源消费端，也就是“低碳节能工程技术”，力争在各个领域实现非碳能源对化石能源消费的替代；三是人为固碳端，也就是“生态汇碳工程技术”，通过碳捕集封存、土壤固碳等组合工程消除二氧化碳。

　　目前的科技发展水平决定了生态碳汇技术仍然是“碳中和”的主体。有两种措施可以增强生态系统的碳汇能力，一是改善困难立地（指沙地、戈壁、盐碱地等水土自然条件差、绿化实施较困难、常规造林难以成林的地段）条件下植物的生存环境，提高植物在困难立地环境中的成活率和汇碳量；二是加强森林资源培育，增加森林覆盖面积和蓄积量。

　　近年来，我国大力倡导生态文明建设，森林覆盖率稳步提升。根据全国绿化委员会办公室2023年发布的数据，我国森林覆盖率已超过24%。但是目前，我国绿化工程的发展极不平衡。绿化工程易于开展的地区已基本被植被覆盖，但许多气候恶劣、水肥条件差的困难立地条件区域未能有效开展生态恢复工作，这种情况在黄河流域更为严重。例如，我国矿山生态修复率现在仍不足30%，远低于发达国家80%的水平。因此，盐碱地治理、沙漠化土地绿化、矿山生态修复等困难立地条件区域生态恢复应成为黄河流域生态保护和高质量发展的重点工作之一。

　　目前，黄河流域在盐碱地治理方面，主要通过灌水洗盐、蓄水压盐、化学改良，以及生物改良技术改善盐碱地植物生长环境。其中，灌水洗盐和蓄水压盐技术需消耗大量淡水资源；化学改良技术应用较为普遍，通过施加石膏、腐殖酸、泥炭等对盐碱化土壤的结构及理化性质进行改良，降低土壤中的盐分，但成本高，效果不稳定，容易形成二次污染；生物改良技术是通过种植耐盐碱植物，提高土壤肥力、改善土壤结构，该技术应用较为广泛，技术成熟，但对盐碱地改良程度有限，通常仅适用于中低度盐碱地的改良，并且治理周期较长。

　　研究表明，将采煤和洗煤过程中产生的固体废物——煤矸石用于盐碱地的改良，在黄河流域产煤地区具有较大的发展潜力。煤矸石含有大量硅铝酸盐，粒径大，可改善盐碱地土壤容重、孔隙度，增强土壤的透气性；煤矸石含盐量低，与盐碱土壤混合能降低土壤含盐量，部分含硫的煤矸石还可对土壤碱性起到中和作用，降低盐碱对植物的胁迫作用，有利于植物生长。将煤矸石应用于盐碱地，能够达到煤矸石资源化利用和盐碱地改良的双重目的。

　　在沙漠化土壤治理方面，主要有立体固沙法、黏合剂固沙法、藻类固沙法。立体固沙法采用麦草、稻草等材料在沙漠中扎成方格，可防风固沙、涵养水分。黏合剂固沙法是将粘合剂与适量水混合后添加到沙化土壤中，将沙子转变为具有一定力学属性的土壤，存储水分和养分，实现沙漠土壤化生态恢复。藻类固沙法是在荒漠土壤表面人工形成藻类土壤结皮，改善荒漠土壤的营养成分、微生物群落及微生态循环系统，达到固定和改善荒漠土壤的目的。上述方法在固沙治沙方面成效显著，但用于大面积治沙仍存在成本较高的问题。

　　在矿山修复方面，主要有物理化学改良、表土覆盖修复、生物修复及联合修复技术。物理化学改良技术效果卓著、周期短；表土覆盖修复技术应用较广泛，但施工成本高、操作繁琐，易引起二次污染，施工不当还易造成石漠化加剧、水土流失等危险；联合修复技术是因地制宜的一种综合性技术措施，针对性强，修复效果好。相较之下，生物修复技术是一种绿色修复技术，成本低，且不会破坏土壤和河流生态系统，修复效果较好，但修复周期较长、效率较低。该技术以“宜草则草、宜林则林、宜水则水、宜耕则耕、宜果则果、宜景则景”的原则，将废弃矿山用地复垦为草地、林地、水域、耕地、果园地及景观点，让破坏、裸露的土地重新恢复自然生机。

　　开展黄河流域盐碱地治理、沙化土地绿化、矿山生态修复的新技术研发，提高植物在困难立地条件下的生长速率及成活率，提高生态碳汇能力，既是国家重大战略，也是区域转型发展的迫切需要。研究表明，石墨烯对提高土壤保水保肥能力具有重要作用，可显著促进植物根系生长并大大提高其抗干旱、耐盐碱的能力，提高困难立地条件下的植被成活率，增强生态脆弱区植被的碳汇能力。

利用石墨烯复合肥技术培育并被移植到云冈石窟景区的绣球花

　　石墨烯对针叶、阔叶、灌木、乔木等多种类型林木的生长都有较好的促进作用。例如，施加石墨烯6周后，欧洲山杨不定根系鲜重为对照的2倍；石墨烯处理后的白杨扦插苗，根系质量增加了74%，总根长增加了78%。石墨烯通过提高植物抗氧化酶的活性，诱导呼吸代谢途径基因的表达量上调，提升植物线粒体呼吸功能，促进植物根系生长。

　　在提高植物抗干旱、耐盐碱能力方面，石墨烯对小美旱杨、白榆、沙柳、花棒等多种沙漠物种根系的生长及发育具有显著的促进作用，可大幅提高沙漠物种的抗旱性与成活率。以小美旱杨为例，施用石墨烯后成活率可由70%提高至93%，叶片中过氧化氢酶和多酚氧化酶的活性与对照组相比显著提高，表明石墨烯可以提高干旱半干旱地区林木的抗旱性。

　　加速培育生态碳汇技术领域的新质生产力

　　生态碳汇所属的农林业是传统行业，提质增效需要培育新质生产力，包括技术创新、新材料的应用、新技术新工艺的开发等。目前，煤基生态碳汇教育部工程研究中心正在加紧开展研究工作，围绕黄河流域困难立地条件下的生态碳汇技术，培育生态碳汇领域的新质生产力。

2023年，赵建国在大同市新荣区得胜堡盐碱地查看高粱长势。

　　一是生物基可降解材料技术。多年来，地膜的大量使用带动了黄河流域地区的农业增产，但也带来严重的白色污染问题，其在土壤中的残留量逐年累积，容易造成土壤板结退化，严重影响土壤肥力。而目前市场上的可降解地膜价格高昂，很难推广应用。为此，工程中心开发了生物基的可被微生物降解的低成本地膜。全生物降解农用地面覆盖薄膜，既具备普通地膜保温、保墒、防草的功能，又能经自然界微生物作用实现降解，从而能够有效解决普通地膜残留带来的土壤肥力退化、白色污染等问题。由于大量使用秸秆粉、竹粉等天然生物质，这种地膜成本低、性能优异，具有较好的推广应用前景。

　　二是纯生物质杯苗一体化育苗技术。目前，在困难立地条件下，植树造林用的营养杯都是石油基塑料材料，在使用过程中，工人很少脱除营养杯，而其所用材料在土壤中又不能被降解，导致植物根系无法穿破营养杯，相当于树苗一直被“裹脚”，还易造成二次污染。对此，我们使用农林业废弃物秸秆作为营养杯材料，这样，树苗长大后，营养杯也转化为土壤有机质，不仅成本低，不会发生窝根现象，而且避免了塑料产品带来的污染。

　　三是石墨烯增效的长周期缓释肥。在黄河流域的沙漠、矸石山植树造林，往往树苗成活了，但长势并不好，什么原因呢？因为沙漠的土壤没营养。为此，我们开发了长周期缓释肥技术，保证树苗在2—3年的关键生长阶段有充足的营养供给。

　　发展生态碳汇技术对于黄河流域生态保护和高质量发展具有重大而深远的意义。它有助于推动黄河流域生态系统的恢复与改善，提升环境质量，为当地居民创造更高品质的生活空间。同时，这也是黄河流域高质量发展的必然要求，将促进绿色产业兴起，培育新质生产力，带动区域经济结构优化升级，为黄河流域乃至全国的可持续发展注入强大动力。

　　“保护黄河是事关中华民族伟大复兴和永续发展的千秋大计。”新征程上，我们要牢记习近平总书记的殷殷嘱托，继续坚持以习近平生态文明思想为指导，发挥中国特色社会主义制度的强大优势，形成全社会保护黄河流域生态环境的合力，大力发展生态碳汇技术，统筹推进黄河流域山水林田湖草沙系统治理，实现生态碳汇目标，助力黄河流域生态恢复，让我们的家园更加美丽宜居，为子孙后代留下绿水青山。

　　[本文获得山西省高等学校教学改革创新项目“高水平学科平台服务于应用型人才培养的探索与实践”（J2021482）和山西大同大学教学改革创新项目“高水平学科平台服务于应用型人才培养的探索与实践”（XJG2020105）基金支持。]

　　（作者：赵建国 全国人大代表，山西大同大学煤基生态碳汇技术教育部工程研究中心主任、石墨烯林业应用国家林草局重点实验室主任）

　　（责任编辑：陶恒）