TCI126--2023高寒草地碳储量及碳汇核算技术导则

ICS17.020

CCSA50

CI

团体标准

T/CI126-2023

高寒草地碳储量及碳汇核算技术导则

TechnicalGuideforCarbonStockandSinkAccountforAlpineGrassland

全国团体标准信息平台

2023-10-16发布2023-10-16实施

中国国际科技促进会发布

T/CI126-2023

高寒草地碳储量及碳汇核算技术导则

1．范围

本文件规定了高寒草地定义、高寒草地碳储量核算中碳库的确定、样地设置的基本原则、

植被与土壤碳储量核算、植被与土壤碳汇核算的方法和内容。

本文件适用于高寒草地植被、土壤碳储量与碳汇核算。

2．规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适

用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T36197-2018土壤质量土壤采样技术指南

HJ1231-2022土壤环境词汇

NY/T2997-2016草地分类

HJ615-2011土壤有机碳的测定

NY/T1121.6-2006土壤检测—土壤有机质的测定

NY/T1121.4-2006土壤检测—土壤容重的测定

NY/T52-1987土壤水分测定法

（国家林业和草原局，2022）2022年全国森林、草原、湿地调查监测技术规程

（国家林业和草原局，2021）国家林草生态综合监测评价技术规程

T/NAIA070-2021植物全碳含量的测定

3．术语和定义

下列术语和定义适用于本文件

3.1

草地Grassland

地被植被以草本或半灌木为主，或兼有灌木与稀疏乔木，植被覆盖度大于5%、乔木郁

闭度小于10%、灌木覆盖度小于40%的土地，以及其他用于放牧和割草的土地。

3.2

高寒草地Alpinegrassland

主要分布于伊万诺夫湿润度0.13~1.0、年降雨量100–400mm的高山（或高原）亚寒

带与寒带半干旱地区，耐寒的多年生旱生、旱中生或强旱生禾草为优势种，有一定数量旱生

半全国团体标准信息平台灌木或强旱生小半灌木的草地。

3.3

地上生物量Abovegroundbiomass

指某一时刻地表以上单位面积内所有活体植物干重的重量，通常用kgm-2或thm-2表示。

1

T/CI126-2023

3.4

地下生物量Belowgroundbiomass

指某一时刻地表以下单位面积内所有活体植物干重的重量，通常用kgm-2或thm-2表示。

3.5

枯落物Litter

指某一时刻单位面积内植物死亡并枯落到地表凋落物的重量，通常用kgm-2或thm-2表

示。

3.6

土壤有机碳Soilorganiccarbon

土壤中存在于有机物质中的碳元素，包括来自植物和动物遗体、粪便等残留物质以及微

生物和根系分泌物等形成的有机质，土壤有机碳含量通常用gkg-1或%表示。

3.7

碳储量Carbonstocks

某一时刻各碳库中碳元素的储备量，是生态系统多年积累的结果，通常用kgCm-2或tC

hm-2表示。

3.8

碳库Carbonpool

在碳循环过程中，生态系统存储碳的各组成部分，草地碳库主要包括地上生物质碳库、

地下生物质碳库、枯落物碳库及土壤碳库等四部分。

3.9

含碳率Carboncontent

每克干物质的碳含量，通常用%或gCg-1表示。

3.10

碳汇/源Carbonsink/source

一定时间段内生态系统碳储量由于碳增加与碳损失之间的差别而发生的变化，当损失大

于增加时，碳储量变小，则为碳源；当损失小于增加时，则为碳汇，反映生态系统对温室气

体的清除能力和贡献，通常用gCm-2a-1或tChm-2a-1表示。

4．碳库的选择与确定

4.1碳库选择

高寒草地独特的高海拔、高寒特征，对全球气候变化的响应非常敏感。因此，高寒草地

碳库选择时，应充分考虑成本有效性、保守性及降低不确定性等原则。本标准中草地碳库主

要全国团体标准信息平台选择地上生物量，地下生物量，枯落物和土壤等四大碳库。

4.2碳库确定

计量监测单位应该明确说明选择或不选择某一个或多个碳库的理由，应连续对其进行碳

2

T/CI126-2023

计量与监测。

5.调查方法

5.1样地设置原则

根据《2022年全国森林、草原、湿地调查监测技术规程》，按照代表性、均匀性原则

在样地内设置样地。样地的选取要能够反映整个小班内植被盖度和生物量的平均水平，样地

植被在小班内具有典型性。

5.1.1预判小班的不同草地类型，每个类型至少设置1个样地；

5.1.2利用方式及利用强度有明显差异的同类型草地，分别设置样地；

5.1.3样地原则上设置在草地面积不小于10公顷的集中连片草地区域；

5.1.4选定的观测区域应有较好代表性、一致性，避免设置在草地边缘地带；

5.1.5样地位置相对固定，记录现地范围明显标识或四至坐标；

5.2样地设计方法

草地调查监测样地设计为一体化的复合样地，由1个面积约0.5hm2的圆形样地（半径

40m）、3个25m2大样方（无灌木，可不设置此样方）、3个4m2观测小样方、3个1m2测

量小样方组成（图1）。其中，4m2观测样方用于调查灌木林和1m2小样方用于调查草本植

物及小灌木，40m长的样线用于调查草原植被盖度。如果半径40m样地内草地或灌木林分

布均匀，则3个测量草本小样方内随机选择一个调查小样方，收获小样方生物量。

图1样圆与采样样方设置图。a：无灌木与稀疏乔木b：兼有灌木或稀疏乔木

5.3草地分类

根据《2022年全国森林、草原、湿地调查监测技术规程》，按照样方内植物的高度和

株丛幅度分为2类：

全国团体标准信息平台一类是植物以高度＜80cm草本或＜50cm灌木半灌木为主的草本、半灌木以及矮小灌

木草原样方；另一类是植物以高度≥80cm草本或≥50cm灌木为主的具有灌木及高大草本植

物草原样方。如果灌木或高大草本在视野范围内呈零星或者稀疏分布，不能构成灌木或高大

草本层时，可忽略不计，只调查草本、半灌木及矮小灌木。

3

T/CI126-2023

6．数据调查与采集

6.1样地基本信息调查

详细记录样地的基本信息，包括经纬度、地貌、地形、海拔、样地优势物种、植被特征、

草地类型、利用方式等信息（详见附录1）。

6.2草地数据采集和取样

6.2.1地上生物量

6.2.1.1灌木层

调查灌木层盖度、灌木种类、株（丛）数、平均冠幅和平均高度（详见附录2）。

选择样方中3株平均大小（根径与高度处于平均水平）的标准灌木，采用全株收获法分

别测定3株标准灌木地上干、枝、叶和地下根系的鲜重。选取干、枝、叶和根样品（200~500

g）带回实验室测定其含水率。如不足200g，全部作为样品带回测定。如果灌木为丛生状，

则在样方内选取1~2丛平均冠幅的灌丛，采用完全收获法测定鲜重和样品重，带样品回实验

室烘干测定其含水率。

6.2.1.2草本层

调查样方内草本植物种类、平均高度、盖度，全株收获草本样方中所有植物，称其鲜重，

（精确到0.1g）后，混合取样约200g，带回实验室烘干后测量干重（附录1）。

6.2.2地下生物量

地下生物量可与7.2.1.1中灌木层全株生物量收获中根的测量同时进行。在全株收获时

测量同等面积根系，以便获得单位面积的地下生物量。

地下生物量也可通过地上地下生物量比进行计算，典型高寒草地地上与地下生物量比详

见参考文献1，2，3，4和5。

6.2.3枯落物

收集调查样方内全部枯落物，包括各种枯叶、枯草及半分解部分等枯死混合物，剔除其

中石砾、沙砾、土块等非有机物质，称鲜重（精确到0.1g）后，混合取样约200g，带回实

验室烘干后测量干重。

6.2.4土壤碳库

按照5.2设置固定样地及采样样方方法，在每个固定样方内挖掘1个土壤剖面，每个剖

面按0~10、10~30、30~50、50~100cm的土壤深度分层取样（如果土壤深度不足100cm，

则按实际深度进行分层取样）；土壤容重测定采用环刀法（100cm3），取原状土，用于测

量土壤容重等物理性质，每个土层取3个环刀样品，称重记录环刀土样的鲜重后带回实验室；

每全国团体标准信息平台个剖面按上述分层，每层取3个点混合土壤样品（约1000g），带回实验室风干后，用于

测量土壤有机碳含量。

4

T/CI126-2023

6.2.5参数测定

6.2.5.1含水率

含水率测定包括植物和土壤样品两部分。植物样品含水率测定，按GB/T1931-2009木

材含水率测定方法规定执行；土壤含水率测定，按《土壤水分测定法》（NY/T52-1987）规

定执行。

6.2.5.2植被含碳率

植被含碳率测量按《植物全碳含量的测定》（T/NAIA070-2021）规定执行，采用重铬

酸钾-浓硫酸氧化法。

6.2.5.3土壤容重

土壤密度的测定按照《土壤检测—土壤容重的测定》（NY/T1121.4-2006）的规定执行。

6.2.5.4土壤有机碳含量

土壤有机碳含量的测定按《土壤有机碳的测定》（HJ615-2011）或《土壤检测—土壤有

机质的测定》（NY/T1121.6-2006）方法的规定执行。

7.数据精度要求

冠幅精确到0.1m，盖度精确到1%，草本平均高精确到1cm；植物样品及枯落物鲜重

精确到0.1g，植物样品及枯落物鲜干重精确到0.01g；植被和土壤含水率、含碳率测定时，

鲜重精确到0.1g，干重精确到0.01g，含水率和含碳率精确到0.1%。

8．计量方法

8.1地上碳储量

8.1.1灌木层

灌木层地上部分碳储量应根据平均灌木地上单位面积生物量、灌木含碳率以及灌木林面

积，采用公式（1）：

地上灌木地上灌木灌木灌（1）

=

式中：C地上灌木：灌木层�地上部分�碳储量，×单�位�为吨×碳�（tC）；

-2

B地上灌木：灌木层地上部分平均单位面积生物量，单位为吨干物质/公顷（thm）

CF灌木：灌木平均含碳率，采用实验室实际测量值进行计算；

2

S灌：灌木林面积（hm）。

8.1.2草本层

草本层地上部分碳储量应根据平均草本地上单位面积生物量、草本植物平均含碳率及草

地面积采用公式（2）：

全国团体标准信息平台（）

地上草本地上草本草地草2

=

式中：C地上草本：草本层�地上碳储�量，单位×为�吨�碳（×t�C）；

-2

B地上草本：单位面积平均草本层地上生物量，单位为吨干物质/公顷（thm）；

5

T/CI126-2023

CF草地：草本平均含碳率，采用实验室实际测量值进行计算；

2

S草：草地面积（hm）。

8.1.3枯落物层

枯落物层碳储量应根据枯落物平均单位面积生物量、枯落物平均含碳率及枯落物单位面

积采用公式（3）：

枯落物枯落物枯落物枯（3）

=

式中：C枯落物：枯落物层�地上碳�储量，×单�位�为吨碳×（�tC）；

-2

B枯落物：单位面积平均枯落物层生物量，单位为吨干物质/公顷（thm）；

-1

CF枯落物：枯落物平均含碳率，单位吨碳/吨干物质（gCg），采用实验室实际测量值进行计

算；

2

S枯：枯落物面积（hm）。

8.2地下碳储量

8.2.1灌木层

灌木层地下部分的碳储量应根据灌木地下部分平均单位面积生物量、灌木含碳率

以及灌木林分面积采用公式（4）：

地下灌木地下灌木灌木灌（4）

=

式中：C地下灌木：灌木层�地下碳储�量，单位×为�吨�碳（×t�C）；

-2

B地下灌木：灌木层地下平均单位面积生物量，单位为吨干物质/公顷（thm）；

CF灌木：灌木平均含碳率，采用实验室实际测量值进行计算；

2

S灌：灌木林面积（hm）。

或根据地上地下碳储量比例进行（f地上/地下），可采用公式（5）：

地下灌木地上灌木地上地下灌（5）

8.2.2草本层�=�×�/×�

草本层地下部分碳储量应根据平均草本地下单位面积生物量、草本植物平均含碳率及草

地面积采用公式（6）：

地下草本地下草本草地草（6）

=

式中：C地下草本：草�本层地下碳�储量，单×位𝐶为吨碳×（�tC）；

-2

B地下草本：单位面积平均草本层地下生物量，单位为吨干物质/公顷（thm）；

CF草地：草本平均含碳率，采用实验室实际测量值进行计算；

2

S草：草地面积（hm）。

或根据地上地下碳储量比例进行（），可采用公式（）：

全国团体标准信息平台f地上/地下7

地下草本地上草本地上地下草（7）

�=��/�

6

T/CI126-2023

8.3植被碳储量

植被碳储量按灌木层、草本层地上、地下部分碳储量以及枯落物层碳储量之和计

算，采用公式（8）

植被（地上灌木地下灌木）灌（地上草本地下草本）草枯落物枯落物（8）

8.4�土壤=碳储�量+�×�+�+�×�+�×�

采用分层法进行，首先计算每层土壤的单位体积有机碳密度：

（9）

-2

式中，SOCDi�为��某�层�=土壤1−有�机×碳��密×�度�（��×tC��hm10）；

θ为石砾含量（%）；

Bi为土壤容重；

-1

SOCi为第i层土壤有机碳含量（gCkg）；

Di为第i层土壤厚度（cm），深度一般估算到1m。

（10）

SOC：区域土𝑆壤�有=机碳𝑆储𝑂量�（×t�C）；

S：面积（hm2）。

9．碳汇/源测算

9.1植被碳汇/源测算

监测间隔期内（n时间段内）的净碳汇/源量，计算见公式（11）：

植被碳汇（地上地下枯落物）（11）

-1

△∆�C植被碳汇：=植被∆碳�汇/源+量∆�（tC+a∆）�；×�/�

-2

△C地上：地上植被碳储量变化量（tChm）；

-2

△C地下：地下植被碳储量变化量（tChm）；

-2

△C枯落物：枯落物层碳储量变化量（tChm）；

S：植被面积（hm2）；

t：为时间（a）。

植被层植被碳储量监测时间间隔一般为5年，若有重大自然灾害、土地利用变化等特殊

情况以实际监测时间为准。

9.2土壤碳汇/源测算

与土壤碳库测量一致，土壤碳汇测算深度为0-100cm。

监测间隔期内（t时间段内）的土壤有机碳变化量，计算见公式（12）：

全国团体标准信息平台土壤，土壤，

土壤（12）

��−�0

-1

△C土壤：∆土�壤碳=汇/源量�（tCa）；

-2

C土壤，t：时间t土壤碳储量（tChm）；

7

T/CI126-2023

-2

C土壤，0：监测起始时间0土壤碳储量（tChm）；

S：植被面积（hm2）；

t：为时间（a）。

9.3CENTURY模型验证

运用一种公认的且经过项目区验证模型，如估算不同分层土壤碳汇的变化，如

CENTURY、DNDC等。以青海省达日县CENTURY模型参数验证为例，各参数值见附录4

（各县市参数可根据本地参数做适当调整），土壤碳汇通常5-10年重复测量一次。

模型进行校验之前需要对模型参数进行初始化，假设自然状态下高寒草甸土壤有机碳积

累不受人为因素的干扰，只受环境因素，如气候、土壤等的影响，驱动模型进行长时间（>5000

年）的运转，使其SOC从零开始积累并最终达到或接近一个相对稳定的平衡状态。

CENTURY模型拟结果验证主要的可信度，只有与实测数据进行比较分析才能确定。本

文采用国际上通用的线性回归法，均方根误差法对模拟结果CENTURY模型进行检验。模

型的可靠性主要通过模拟值与观测值的线性回归系数（a）和相关系数（R2）以及均方根误

差（RMSE）来综合评估。

线性回归法公式如下：

其中为模拟值，为观测值，为模拟值与观测值的线性回归系数，为截距。该式

YXa�=𝑎+�b

表示CENTURY模型模拟值与观测值得线性回归关系，其中a值越接近1，表示模拟值与观

测值拟合程度越好，反之越差。当根据试验数据进行曲线拟合时，试验数据与拟合函数之间

的吻合程度，用R2来评价，R2值越接近1，吻合程度越高，越接近0，则吻合程度越低。

均方根误差法公式如下:

�2

�=1(��−��)

𝑅𝑀=

式中Yi为模拟值，Xi为观测值，n为观测样本数�。RMSE通过模拟平均值与观测平均值

之间的差异反映模型模拟误差的大小，如果模型拟合程度越高，则RMSE就越低。模型初

始化模拟值与观测值进行比较之后，需要对部分参数做出调整，反复调整参数，校验模型，

使模拟值与观测值拟合程度达到最佳。

全国团体标准信息平台

8

T/CI126-2023

附录

附录1草原样方调查表

样地编号：调查日期：____年____月____日调查人：

省（自治区、直辖市）市（州、地区）县（市、区、）

地理位置

乡（镇）村

经纬度E°′″，N°′″

海拔（m）：坡度（°）：草原类型：

地形：坡位：土壤质地：

地貌：坡向：植被盖度：

优势草种：管理方式：地表侵蚀类型：

地表侵蚀程度：照片编号：样方大小：

样方号123

地上

样方内所有植被鲜重（g）

地下

地上

植被取样鲜重（g）

地下

地上

植被取样干重（g）

地下

枯落物鲜重（g）

枯落物取样鲜重（g）

枯落物取样干重（g）

备注：样地基本信息调查

地理位置：按照我国行政区划进行；

样地号：对样地进行统一编码，编码格式为县代码+3位样地编号，样地编号不允许出

现重号；

经度、纬度：按GPS记录，保留6位小数；

海拔（m）：按GPS记录；

地形：1.平原；2.高原；3.山地；4.丘陵；5.盆地；6.冰川；7.海岸；

全国团体标准信息平台坡位：1.坡顶；2.坡上部；3.坡中部；4.坡下部；5.坡脚；

土壤质地：1.砂土；2.砂壤土；3.壤土；4.粉砂壤土；5.黏壤土；6.壤黏土；7.黏土

坡向：1.东；2.南；3.西；4.北；5.东南；6.东北；7.西南；8.西北；9.无坡向；10.全坡向；

草原类型：1.天然草原；2.人工草地；3.其他草地；

9

T/CI126-2023

地貌：1.极高山；2.高山；3.中山；4.低山；5.丘陵；6.平原；7.平原；

优势物种：列出前三种主要物种；

植被盖度：样地内各种植物投影覆盖地表面的百分数，单位为%，保留整数；

利用方式：1.全年放牧；2.冷季放牧；3.暖季放牧；4.打（割）草；5.自然保护；6.景观

绿化；7.科研实验；8.水源涵养；9.固土固沙；10.其他利用方式；11.未利用；

地表侵蚀类型：1.水力侵蚀；2.重力侵蚀；3.冰融侵蚀；4.风力侵蚀；5.无侵蚀；

地表侵蚀程度：1.轻度；2.中度；3.重度；

照片编号：填写统一编号，样地号+照片序号；

照片拍摄：样地调查应拍摄远景照、近景照、主要植物照等。远景照片应反映样地及周

边地区的整体状况，近景照片应反映样地局部植被生长状况，主要植物照片应反映样地内主

要植物种类；

样方大小：1m×1m；

样方内所有植物鲜重：野外天平称重精确到0.1g；

取样鲜重：野外天平称重精确到0.1g；

取样干重：天平称重精确到0.01g；

枯落物鲜重：野外天平称重精确到0.1g；

枯落物干重：天平称重精确到0.01g。

全国团体标准信息平台

10

T/CI126-2023

附录2灌木、半灌木及矮小灌木草原样方调查表

样地编号：调查日期：___年____月____日调查人：

省（自治区、直辖市）市（州、地区）县（市、区、）

地理位置

乡（镇）村

经纬度E°′″，N°′″

海拔（m）：坡度（°）：草原类型：

地形：坡位：土壤质地：

地貌：坡向：植被盖度：

优势物种：利用方式：地表侵蚀类型：

冠层高度

地表侵蚀程度：平均冠幅（m）

（m）：

株（丛）数：样方大小：照片编号：

样方号1223

干

样方内所有植枝

物鲜重（g）叶

根

干

枝

大灌木取样鲜重（g）

叶

根

干

枝

取样干重（g）

叶

根

样方内所有植地上

物鲜重（g）地下

半灌木、矮小灌地上

取样鲜重（g）

木地下

地上

全国团体标准信息平台取样干重（g）

地下

样方内所有植地上

草本

物鲜重（g）地下

11

T/CI126-2023

地上

取样鲜重（g）

地下

地上

取样干重（g）

地下

鲜重（g）

枯落物取样鲜重（g）

取样干重（g）

冠层高度、平均冠幅：米尺测量，精确到1cm

其他相关填写说明参考附录1

全国团体标准信息平台

12

T/CI126-2023

附录3土壤环刀调查表

样方面积环刀净重+铝盒+滤纸环刀净重+铝盒+滤

县、乡（镇）样方编号样地号经度（°）纬度（°）土层深度（cm）

（m2）（g）纸+土壤鲜重（g）

土层深度：本项目按0–10cm、10–30cm、30–50cm，50–100cm等进行记录。

环刀净重+铝盒（g）、环刀土鲜重（g）：用天平称重。

全国团体标准信息平台

13

T/CI126-2023

附录4CENTURY模型参数

参数分类单位数值参数说明参数获取

气象参数

2.7

3.2

5.9

13.7

38.9

70.4

月平均降水量cmPrecip

80.4

68.2

55.7

16.5

6.3

1.7由历年气象资

料计算得出

-3.6

-1.2

4.3

10.7

14.7

18.8

月份平均最高温度℃Tmx2m

21.0

20.2

14.6

8.2

全国团体标准信息平台1.6

-3.0

14

T/CI126-2023

-29.4

-27.6

-24.1

-18.2

-13.7

-6.8

月份平均最低温度℃Tmn2m

-2.4

-2.5

-7.0

-14.1

-22.7

-27.1

植被参数

植物潜在生物量系数gm-2285.0PRDX（1）

最适温度℃15PPDF（1）

文献调研

最高温度℃30PPDF（2）

[6-11]

温度响应曲线左侧弧线1PPDF（3）

温度响应曲线右侧弧线3PPDF（4）

地点及土壤参数

实验区经度96.005SitlalGPS测定

实验区纬度