森林生态系统碳汇:概念、时间效应与提升途径

作     者：朱教君 高添 于立忠 杨凯 孙涛 卢德亮 刘志华 楚瀛东 张金鑫 滕德雄 朱苑 孙一荣 王绪高 王高峰 ZHU Jiaojun;GAO Tian;YU Lizhong;YANG Kai;SUN Tao;LU Deliang;LIU Zhihua;CHU Yingdong;ZHANG Jinxin;TENG Dexiong;ZHU Yuan;SUN Yirong;WANG Xugao;WANG Gaofeng

作者机构：中国科学院沈阳应用生态研究所森林生态与保育重点实验室(中国科学院)/辽宁清原森林生态系统国家野外科学观测研究站沈阳110016 辽宁省公益林经营管理重点实验室沈阳110016 科尔森林痕量气体与同位素通量监测研发联合实验室沈阳110016 中国科学院大学北京101408 美国克莱姆森大学林业与环境保护系南卡罗来纳州克莱姆森29634 

出 版 物：《应用生态学报》 (Chinese Journal of Applied Ecology)

年 卷 期：2024年第35卷第9期

页      面：2313-2321页

核心收录：

学科分类：09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 

基　　金：国家自然科学基金重大项目(32192435) 中国科学院网络安全和信息化专项应用示范项目(CAS-WX2022SF-0101) 兴辽英才项目(XLYC2201002,YS2023006)资助 

主　　题：森林碳汇 临时碳汇 持久碳汇 碳汇时间效应 气候智慧林业 

摘      要：工业革命以来,广泛使用化石燃料向大气中排放大量二氧化碳(CO_(2)),导致气候变暖、极端气候事件频发。为有效缓解气候变化,国际社会在减少碳排放和清除大气中CO_(2)等方面做了各种努力。2020年9月我国政府郑重承诺:CO_(2)排放力争于2030年前达到峰值、2060年前实现碳中和(“双碳目标)。根据目前已有预测结果,至2060年碳中和时,在化石能源使用、生产、生活所有排放均达到最低条件下,我国不得不排放的CO_(2)约为目前排放总量的1/4,这些碳排放主要由生态系统吸收;即便达到碳中和,工业革命以来大气中增加的约140 ppm CO_(2)仍然需要由生态系统清除。森林是陆地生态系统的主体,其碳汇能力占陆地生态系统碳汇的80%以上;但是,由于森林生态系统的长周期性、复杂性与动态变化性,生态系统碳汇存在基本概念不清、时间效应不明等问题,导致森林碳汇能力提升技术受限、碳汇交易市场混乱等诸多问题。为此,本文首先从光合作用吸收CO_(2)固定在植物体内的过程,梳理了森林生态系统碳汇概念,结合地上-地下过程,介绍了森林生态系统碳汇形成机理。其次,分析了依赖时间尺度的森林生态系统碳汇变化过程,讨论了森林碳汇的时间效应,建议在尚未明确碳汇对缓解气候变化的时间效应前,使用“吨-年(t-year)计量碳汇,并将3~6个月作为碳汇的最小计量时间(即,当年固碳的开始)。第三,明确了提升森林生态系统碳汇能力的主要途径:最大限度增加森林生态系统的碳汇能力(扩大森林面积、提高森林质量、增加森林土壤碳储量等);尽量延长森林生态系统碳汇维持时间,即降低“临时碳汇(固定在森林生态系统中的碳一定时间内重新排放到大气中),增加“持久碳汇(森林生态系统从大气中清除CO_(2),并在一定时间内不再排放到大气中;根据《巴黎协定》相关内容,碳汇计量的上限时间为2100年);推广维持持久碳汇的措施(用木材取代钢筋、水泥、塑料等,减少林火等干扰排放,将森林生物质以“生物炭形态固定下来等)。最后,提出发展以人工智能(AI)为核心技术的“气候智慧林业(climate-smart forestry),以期为提升森林生态系统碳汇能力和可持续管理提供理论与技术支撑。