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20篇原創(chuàng)內(nèi)容

公眾號

摘要

增強(qiáng)森林固碳增匯功能是減緩大氣二氧化碳濃度上升和全球氣候變暖的重要手段，也是實(shí)現(xiàn)碳中和國家戰(zhàn)略目標(biāo)的有效途徑。本研究基于文獻(xiàn)分析法和模型模擬，系統(tǒng)闡述中國森林碳儲量和碳匯現(xiàn)狀、動態(tài)變化與潛力提升途徑。根據(jù)國家森林資源連續(xù)清查數(shù)據(jù)測算的森林植被碳儲量近5 年平均年增長0.152 Pg（以C 計） ，2000s—2010s 中國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯量約229.7 Tg·a?1（以C 計） ，其中森林植被（指喬木林）碳儲量約增加150.6 Tg·a?1（以C 計） ，約占整個陸地生態(tài)系統(tǒng)植被碳匯量的65.6%。過去70 年，中國森林已從碳源轉(zhuǎn)變?yōu)橹饾u增強(qiáng)的碳匯。在森林面積保持不變的情景下，相比2000s—2010s 時段， 2030 年后現(xiàn)有喬木林的生物量碳匯將有所下降；如果森林面積未來持續(xù)增加， 2030—2050 年中國新增喬木林的碳匯量仍將呈增加趨勢。在全球變化背景下，氣候變化及其引發(fā)的風(fēng)險（極端干旱與熱浪事件、森林火災(zāi)、病蟲害等）可能會削弱森林碳匯功能。為維持并提升森林碳儲量和碳匯潛力，需要采取森林碳儲與碳匯雙增以及森林碳匯與木質(zhì)林產(chǎn)品碳庫協(xié)同提升的策略，從保碳、增碳、擴(kuò)碳和碳資源化利用的匯轉(zhuǎn)移4 個途徑對森林資源實(shí)施保護(hù)修復(fù)、精準(zhǔn)綠化、科學(xué)經(jīng)營與合理利用以及多時空尺度的優(yōu)化布局，同時重視森林土壤碳庫增匯的長期效應(yīng)。在林業(yè)減緩和適應(yīng)氣候變化框架下，森林碳匯潛力提升未來研究重點(diǎn)是科學(xué)推進(jìn)國土綠化適宜造林地和樹種選擇，森林經(jīng)營增匯技術(shù)，森林碳儲、碳匯協(xié)同提升與木質(zhì)產(chǎn)品庫的碳匯轉(zhuǎn)移與存續(xù)的時空配置優(yōu)化模式，森林土壤固碳增匯機(jī)制以及潛力研究，準(zhǔn)確評估森林碳匯對實(shí)現(xiàn)國家碳中和目標(biāo)的貢獻(xiàn)及其時間表和路線圖。

關(guān)鍵詞：森林；碳儲量；碳匯；森林面積；固碳潛力；碳增匯技術(shù)

引言

據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化委員會（IPCC）第六次評估報告，全球氣候正經(jīng)歷著一場以變暖為主要特征的顯著變化。相比1850—1900年，2011—2020年10年全球地表溫度約上升1.09℃，從未來20年的平均溫度變化預(yù)估來看，全球溫升預(yù)計將達(dá)到或超過1.5℃（IPCC，2021）。全球氣候變化對地球上許多地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)已產(chǎn)生嚴(yán)重影響，如海平面升高（IPCC，2022）、冰川退縮（IPCC，2022）、凍土消融、植被物候變化、動植物分布改變等。

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，碳儲量861Pg（以C計）（1Pg=1015g=10億t），占陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫的40%，是陸地上除永凍土外最大的儲碳庫。森林在減緩氣候變化中具有雙重作用：一方面，森林可吸收并固定大氣中的CO?，是大氣CO?的吸收匯、儲存庫和緩沖器；另一方面，氣候變化和人類活動引起的森林退化、毀林等使其成為大氣CO?的排放源。為有效發(fā)揮森林生態(tài)系統(tǒng)減緩氣候變化的作用，必須實(shí)施林業(yè)減緩與適應(yīng)并舉的策略，通過擴(kuò)大森林面積和森林經(jīng)營提高森林碳儲量和碳匯潛力的同時，提升森林的質(zhì)量和適應(yīng)氣候變化的韌性，降低氣候風(fēng)險引發(fā)的森林碳排放，為實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)和努力控制全球溫升不超過1.5℃作出不可或缺的重要貢獻(xiàn)。

1. 中國森林碳儲量與碳匯現(xiàn)狀

根據(jù)《森林法》中的森林定義，森林包括喬木林、竹林和國家特別規(guī)定的灌木林，通常作為森林碳儲和碳匯的計量范疇。目前，中國森林碳儲量多以喬木林生物量碳庫估算，很少涉及竹林、灌木林以及死有機(jī)質(zhì)碳庫、土壤有機(jī)碳庫和木質(zhì)產(chǎn)品碳庫。森林采伐后形成的木質(zhì)產(chǎn)品是森林碳儲存庫的轉(zhuǎn)移，常作為一個單獨(dú)碳庫進(jìn)行評估。

國家森林資源連續(xù)清查數(shù)據(jù)測算表明，中國森林植被碳儲量（不包括經(jīng)濟(jì)林和竹林）近5年（第8次至第9次清查）平均年增長0.152Pg（以C計），近10年（第7次至第9次清查）平均年增長0.137Pg（以C計）（表1）。

根據(jù)《中華人民共和國氣候變化第二次兩年更新報告》，2014年中國LULUCF領(lǐng)域凈碳匯量約1.151Pg（以CO?計），其中林地（包括其他生物質(zhì)）貢獻(xiàn)0.84Pg、木質(zhì)產(chǎn)品貢獻(xiàn)0.111Pg。基于近20年來文獻(xiàn)整合分析中國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯量評估結(jié)果（表2），2000s—2010s中國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯量約229.7Tg·a-1（以C計）（136.3~343.5Tg·a-1）（1Tg=1012g），其中森林植被（僅指喬木林）碳儲量約增加150.6Tg·a-1（94.9~236.8Tg·a-1），占整個陸地生態(tài)系統(tǒng)植被碳匯量的65.6%左右。經(jīng)濟(jì)林、竹林、灌木林的生物質(zhì)碳儲量約增加3.57Tg·a-1，森林死有機(jī)質(zhì)（主要是粗木質(zhì)殘體和凋落物）碳庫增加量約9Tg·a-1。

2. 中國森林碳儲量、碳匯變化與潛力

中國森林面積歷史上發(fā)生了較大變化。20世紀(jì)70年代末之前，伐木和毀林導(dǎo)致森林面積急劇減少，森林生物量碳儲量減少0.7Pg（以C計）。20世紀(jì)80年代初至90年代，通過實(shí)施一系列造林和生態(tài)恢復(fù)工程，中國森林生物量碳儲量在1970—2000年增加40%。20世紀(jì)90年代至今，大規(guī)模生態(tài)工程建設(shè)實(shí)施顯著提高森林生物量碳儲量，森林生物量碳匯達(dá)109Tg·a-1（以C計），較20世紀(jì)80年代初至90年代增長118%?？傮w而言，過去70年，中國森林已從碳源轉(zhuǎn)變?yōu)橹饾u增強(qiáng)的碳匯，其中生物量碳匯是主要來源（貢獻(xiàn)約76.3%），以造林和森林恢復(fù)為主導(dǎo)的土地利用和覆蓋變化驅(qū)動因子對碳匯貢獻(xiàn)約44%。

森林生物量碳儲量變化趨勢和潛力預(yù)測主要基于未來森林面積有無變化2種情景，未來森林生物量碳儲量均呈增加趨勢（表3）。如果不考慮未來新造林面積，預(yù)估2050年碳匯量約0.075~0.098Pg·a-1（以C計），如果考慮新造林面積，則碳匯量可增加1倍左右，達(dá)0.145~0.213Pg·a-1（表3）。李?？芯堪l(fā)現(xiàn)，相比2000s—2010s時段，2050年現(xiàn)有喬木林生物量碳匯量將有所下降，主要?dú)w因于現(xiàn)有喬木林未來碳匯潛力預(yù)估大多采用蓄積隨林齡變化的“S”形生長模型，伴隨林齡逐漸趨于成熟將導(dǎo)致森林生長速率下降。如果考慮新增造林面積，2030年新增喬木林的碳匯量達(dá)0.019~0.066Pg·a-1，2050年新增喬木林碳匯量達(dá)0.025~0.057PgPg·a-1。此外，Yu等假設(shè)森林面積按國家林業(yè)和草原局規(guī)劃文件擴(kuò)大，基于生態(tài)系統(tǒng)過程模型綜合考慮森林采伐及其對林齡的影響，預(yù)測中國2020—2100年的年均生物量碳匯可達(dá)0.172Pg，其中2050年的生物量碳儲量約13.86Pg。

人工林優(yōu)化管理可在一定程度上提升碳匯，預(yù)計2010—2050年人工林碳匯約提升0.014Pg·a-1（以C計）。Yu等（2024）研究表明，如果綜合考慮森林采伐的影響，中國森林碳匯的峰值會比不考慮采伐的情景推遲10~30年。此外，通過延長輪伐期和樹種替代等管理措施，2020—2100年可額外增加2.3Pg碳儲量。因此，維持并提升森林碳匯能力和潛力，需實(shí)施森林科學(xué)經(jīng)營，包括林齡結(jié)構(gòu)、樹種配置、更新?lián)嵊?、采伐方式等一系列?yōu)化調(diào)整與時空合理布局。

3. 中國森林碳匯潛力增長不確定性分析

國際社會、各國家和地區(qū)都在努力制定保護(hù)和加強(qiáng)森林經(jīng)營管理提升森林碳匯的政策和激勵措施，然而這些政策措施并未充分考慮到生態(tài)和氣候相關(guān)風(fēng)險對森林碳匯穩(wěn)定性的影響。在全球變化背景下，除干旱和熱浪等極端氣候事件對森林產(chǎn)生直接影響外，森林火災(zāi)、病蟲害等干擾因素會間接對森林碳循環(huán)產(chǎn)生影響，因此，氣候變化和相關(guān)風(fēng)險可能會削弱21世紀(jì)森林的碳匯功能。

3.1 氣候變化對森林碳匯的直接影響

氣候變化對森林碳匯的影響預(yù)測存在不確定性，森林碳匯最可能受益于CO?施肥效應(yīng)，隨著大氣CO?濃度從1850年的約280×10-6增至2022年的約421×10-6（NOAA莫納羅亞大氣基線觀測站于2022年5月測得），通過光合作用固定碳變得更加容易。然而，Beedlow等研究表明，寄希望于通過大氣CO?濃度增加提高現(xiàn)有森林碳封存量的可能性不大，氣候變化也會使氣溫升高，這將增加土壤和植物的呼吸速率引起碳排放增加。許多研究發(fā)現(xiàn)，氣候變化可能導(dǎo)致CO?施肥效應(yīng)下降，甚至最終有可能轉(zhuǎn)為碳源。氣候變暖可能導(dǎo)致樹木生長加速，但這并不一定意味著碳儲量增加，全球變暖實(shí)際上正在減少森林碳儲量。同樣，在極端情況下樹木個體會因熱應(yīng)激和干旱導(dǎo)致枯死，引起森林生產(chǎn)力和碳匯下降。2015—2016年出現(xiàn)厄爾尼諾相關(guān)的嚴(yán)重干旱和極端高溫是自1950年以來最強(qiáng)的一次，熱帶森林生產(chǎn)力以及全球陸地碳匯均顯著下降。Wigneron等使用低頻微波遙感數(shù)據(jù)對地上生物量碳儲量（AGC）變化進(jìn)行監(jiān)測，結(jié)果表明到2017年底，非洲和美洲濕潤森林的AGC并未恢復(fù)到干旱事件發(fā)生前水平，這可能歸因于干旱導(dǎo)致的森林死亡率增加帶來的遺留影響。在CO?濃度和氣溫不斷升高的預(yù)期下，中國森林固碳能力可能會隨之提高。但也有相反的結(jié)果，基于對東北長白山老齡林30年（1981—2010年）的長期樣地監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，氣候變暖使云杉（Picea asperata）-冷杉（Abies fabri）林碳匯減少7.3Mg·hm-2（1Mg=106g），紅松（Pinus koraiensis）-闊葉混交林碳匯減少0.96Mg·hm-2。Li等對2003—2016年中國南方亞熱帶碳通量觀測發(fā)現(xiàn)，這些森林在大部分年份是碳匯（吸收4~7.4Mg·hm-2a-1)，但在2011—2013多年干旱年份，導(dǎo)致森林成為2003年以來首次出現(xiàn)的強(qiáng)碳排放源。

隨著森林演替，暖溫帶森林土壤碳庫增加，但其溫度敏感性也隨之增加，意味著易受氣候變暖的影響，而樹種多樣性不僅可增加土壤碳儲量，而且有助于增加土壤碳庫的穩(wěn)定性以及土壤碳的化學(xué)穩(wěn)定性。還有研究表明，決定森林生態(tài)系統(tǒng)功能（包括土壤固碳）的不完全是樹種多樣性，而是樹種功能特性和樹種組成。在林業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中，尤其是熱帶、亞熱帶人工林營建過程中的樹種選擇和配置，造林樹種豐富度不可能像天然林那樣復(fù)雜，需要兼顧森林經(jīng)營成本和操作的可行性。對林齡40年的南亞熱帶多樹種人工林研究表明，隨樹種多樣性梯度（1~8個樹種）增加，表層土壤（0~10cm）有機(jī)碳儲量呈一元二次方程拋物線變化特征，4~5個樹種配置下的土壤有機(jī)碳儲量最高。以中國隨緯度梯度不同氣候區(qū)典型天然林為對象，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)樹種功能多樣性以及特定功能樹種（指示樹種重要值）而不是樹種豐富度對提升土壤有機(jī)碳穩(wěn)定性的重要貢獻(xiàn)，說明加強(qiáng)特定功能樹種的管護(hù)對有效提升森林生態(tài)系統(tǒng)固碳潛力具有重要意義。因此，通過優(yōu)化森林經(jīng)營措施可有效緩解氣候變化對森林碳匯的影響，如對長達(dá)100年數(shù)據(jù)分析顯示，夏季干旱是地中海地區(qū)赤松（Pinus densiflora）種群的主要威脅，而通過疏伐減少林分蓄積可有效緩解干旱情景下對森林生長的負(fù)面影響。

3.2 氣候變化對森林碳匯的間接影響

因氣候變化導(dǎo)致的病蟲害發(fā)生頻率升高、傳播范圍擴(kuò)大，可能會通過減少森林生長或造成樹木死亡減少森林生產(chǎn)力，且受損或死亡樹木分解會增加異養(yǎng)呼吸，極大削弱森林固碳功能。2015年，全球受蟲害影響的森林約3020萬h㎡，占森林總面積的1.4%（62個報告國），受病災(zāi)影響的總面積為6.60Mh㎡，占森林面積的0.4%（51個報告國），其中北美和中美洲受病蟲害影響的森林面積最大。2000—2020年北美山松甲蟲（Dendroctonus ponderosae）蟲害暴發(fā)導(dǎo)致森林碳損失0.27Pg，森林從微弱碳匯轉(zhuǎn)變?yōu)樘荚?；Dymond等基于CBM-CFS3模型研究發(fā)現(xiàn)，加拿大魁北克東部10.6Mh㎡森林受云杉蚜蟲（Choristoneura burnijerana）侵害碳釋放為2Tg·a-1（以C計），預(yù)計2011—2024年云杉蚜蟲暴發(fā)將使該區(qū)域由碳匯變成碳源。病蟲鼠害是造成中國森林碳損失的主要原因之一，尤其在西北地區(qū)病蟲鼠害大暴發(fā)將引發(fā)溫室氣體高排放。病蟲鼠害暴發(fā)的頻率和樹木受害程度在人工林中尤為嚴(yán)重，是因?yàn)槿斯ち謽浞N單一、結(jié)構(gòu)簡單，且缺乏本土樹種。因此，中國未來需要采取適應(yīng)性的人工林經(jīng)營管理措施籍以有效控制病蟲鼠害暴發(fā)。氣候變化將進(jìn)一步加劇外來入侵性害蟲對森林的影響，松材線蟲（Bursaphelenchus xylophilus）是目前中國最具危險性的森林病害病原之一，松樹個體感染松材線蟲后最快40天即可死亡，整片松林從發(fā)病到毀滅性死亡只需3~5年。隨著氣候變化加劇，中國適宜松材線蟲生存的地域面積擴(kuò)大近2倍，且呈向北、向西擴(kuò)散速度加快的趨勢，這將對松林碳匯功能產(chǎn)生更不利影響。

2015年，全球受火災(zāi)影響的森林面積約9800萬h㎡，其中2/3以上發(fā)生在熱帶的非洲和南美洲區(qū)域?；馂?zāi)會改變森林的組成、結(jié)構(gòu)和生長過程，進(jìn)而極大影響森林碳循環(huán)。Brando等基于生態(tài)系統(tǒng)模型，預(yù)測未來幾十年亞馬遜南部地第4期劉世榮等：碳中和目標(biāo)下中國森林碳儲量、碳匯變化預(yù)估與潛力提升途徑161區(qū)約有16%的森林將發(fā)生火災(zāi)，火災(zāi)產(chǎn)生的CO?排放量將從2000年的2.1Pg增至2050年的6.0Pg。Ramo等發(fā)現(xiàn)，非洲火災(zāi)造成1.44Pg碳排放，占全球化石燃料燃燒產(chǎn)生二氧化碳排放量的14%。Walker等研究加拿大西北地區(qū)森林火災(zāi)后發(fā)生的遺留碳損失情況，結(jié)果顯示，隨著北方森林火災(zāi)規(guī)模、頻度、強(qiáng)度增加，中幼林會成為碳源。王效科等和Liu等分別根據(jù)森林火災(zāi)統(tǒng)計資料并結(jié)合遙感數(shù)據(jù)，采用排放因子法和排放比法估算中國森林火災(zāi)碳排放為10.2~11.3Tg·a-1（以C計）（1950—2000年）。付超和Liu等研究發(fā)現(xiàn)，由森林火災(zāi)引起的溫室氣體排放量為1.6Tg·a-1（以C計）（1990—2009年）、1.7Tg·a-1（以C計）（2000—2014年）。在過去幾十年里，中國森林火災(zāi)面積及產(chǎn)生的溫室氣體排放量有所下降，這可能歸因于中國投入了大量人力物力實(shí)施林火控制。防火策略可有效控制小面積森林火災(zāi)，但在未來極端氣候事件增加的背景下，森林火災(zāi)風(fēng)險正在增加，因此有必要采取適應(yīng)性森林管理措施，如改變樹種組成、建立防火林帶并減少火災(zāi)干擾的頻率和規(guī)模，以適應(yīng)氣候變化引發(fā)的火災(zāi)風(fēng)險。

4. 中國森林碳儲量、碳匯提升技術(shù)途徑

綜合考慮森林減緩和適應(yīng)氣候變化的雙重屬性，遵循基于自然的氣候解決方案創(chuàng)新理念，從森林可持續(xù)經(jīng)營和面向生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的森林多功能經(jīng)營的全新視角，探索碳中和背景下構(gòu)建森林碳儲與碳匯雙增以及森林碳匯與碳資源化利用的匯轉(zhuǎn)移為木質(zhì)產(chǎn)品庫的雙匯協(xié)同提升途徑，如圖1所示。

4.1 保碳

天然林占中國森林面積的71%，因數(shù)十年過度采伐，更新恢復(fù)天然林中60%以上為中幼林，碳儲量低；如果對此森林實(shí)施保護(hù)并自然恢復(fù)，其碳固存潛力是巨大的。再者，茂密原始天然林（主要指老齡林）的分布范圍雖小，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生物多樣性豐富，土壤自然發(fā)育程度高以及對火災(zāi)和干旱具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，而且天然林的損失不容易通過重新造林在短期內(nèi)彌補(bǔ)。如果中國南方所有密閉老齡林均被砍伐，會損失1.71Pg碳（占總碳儲量的20.5%），相當(dāng)于約9年化石燃料釋放CO?量。因而在天然林中，不管是中幼齡林還是老齡林，都應(yīng)是需要優(yōu)先保護(hù)的重要且穩(wěn)定的長期碳匯，稱其為保碳途徑。1998—2010年，中國天保工程區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)碳匯增加889.1Tg（以C計），生物量碳匯增加479.6Tg（以C計），占全國森林生物量碳匯的35.5%~39.9%，區(qū)域中土壤碳儲量增加409.5Tg（以C計）。Chen等在僅考慮現(xiàn)有天然林情況下，預(yù)測2030、2060和2100年中國天然林將分別額外固存2.27±1.21Pg、4.19±2.55Pg和6.03±4.09Pg碳（以C計），相比2010年的碳儲量分別增加24%、45%、64%。因此，實(shí)施天然林保護(hù)工程有利于維持現(xiàn)有森林碳庫并獲得自然增碳，同時保碳不僅是減少森林碳排放的有效措施，還有助于增加生物多樣性，提升森林穩(wěn)定性和適應(yīng)氣候變化的韌性，減緩氣候變化對森林的負(fù)面影響及其所造成的碳排放。

4.2 增碳

森林經(jīng)營管理直接影響森林的碳儲量和碳匯，也是提升森林碳匯功能的重要手段。樹種選擇、營造方式、撫育措施、采伐方式等均可能對人工林固碳能力和和土壤碳庫產(chǎn)生影響。優(yōu)化人工林經(jīng)營管理，實(shí)施人工林多目標(biāo)適應(yīng)性經(jīng)營，如高固碳樹種造林、樹種混交、引入固氮樹種和林分結(jié)構(gòu)調(diào)整等，既可維持較高的土壤肥力、長期生產(chǎn)力和提高適應(yīng)氣候變化的韌性，也有助于森林固碳增匯，特別是增加森林土壤有機(jī)碳儲量（表4）。

森林采伐通常會降低土壤有機(jī)物質(zhì)輸入，特別是強(qiáng)度采伐或皆伐。此外，林地施肥可能對土壤碳匯產(chǎn)生不同影響，合理的施肥方式可能會增強(qiáng)人工林土壤碳匯功能（表5）。

實(shí)施退化次生林恢復(fù)也是提高森林碳儲和碳匯的重要措施。王璐穎等在海南尖峰嶺和吊羅山熱帶林區(qū)研究發(fā)現(xiàn)，生物量恢復(fù)受樹種組成和徑級結(jié)構(gòu)的顯著影響，大徑級林木生物量占比隨恢復(fù)時間顯著增加；隨恢復(fù)時間增加，速生樹種的種類和數(shù)量逐漸減少，生物量占比下降7%左右；而慢生樹種則均呈增加趨勢，生物量增長20%~32%，演替后期的長壽命、大徑級樹種對熱帶森林碳儲和碳匯潛力影響較大。Ali等探究中國東部80個亞熱帶森林林分結(jié)構(gòu)多樣性、物種多樣性和林齡對地上碳儲量的直接和間接影響發(fā)現(xiàn)，林分結(jié)構(gòu)多樣性是中國東部亞熱帶次生林地上碳儲量變化的主要決定因素，保持樹木胸徑和高度多樣性可能是提高森林地上碳儲量的有效方法。史山丹等和韓營營等研究發(fā)現(xiàn)，山楊（Populus davidiana）天然次生林群落碳儲量、白樺（Betula platyphylla）天然次生林土壤有機(jī)碳含量和碳密度隨林齡增加明顯，碳匯潛力很大，中齡林為碳儲量增長迅速期，且能夠持續(xù)較長一段時間。魏亞偉等發(fā)現(xiàn)大興安嶺地區(qū)興安落葉松（Larix gmelinii）天然林固碳潛力和總碳儲量隨年齡變化主要與喬木碳儲量有關(guān)，加強(qiáng)喬木碳庫管理對未來增匯具有重要作用。在三江源地區(qū)，大面積分布的高寒灌木林是該區(qū)域的主要碳庫，灌木層植物碳儲量占到總植被層碳儲量的66.06%，是喬木層的近２倍，加強(qiáng)該地區(qū)灌木林的保護(hù)修復(fù)對提升固碳能力至關(guān)重要。綜上，天然次生林恢復(fù)與撫育經(jīng)營，可通過改善樹種組成、徑級結(jié)構(gòu)、年齡結(jié)構(gòu)和喬灌草空間配置提升森林碳儲量和碳匯。

4.3 擴(kuò)碳

增加森林面積是擴(kuò)碳的第一個主要渠道，包含造林（afforestation）和再造林（reforestation）2種方式。中國相繼實(shí)施一系列林業(yè)生態(tài)建設(shè)工程，顯著增加了森林面積和碳匯功能。根據(jù)第九次全國森林資源清查數(shù)據(jù)，中國森林覆蓋率已從1949年的8.6%恢復(fù)至2021年的23.04%；人工林面積從1973年的18.71Mh㎡增至2018年的79.5Mh㎡，占全球現(xiàn)有人工林總面積（291Mh㎡）的27.3%。同時，人工林蓄積量也從1973年的1.6億m3增至2018年的175.6億m3，人工林分別占全國森林覆蓋率和森林蓄積量二者凈增長的62.9%和36.2%。造林（人工林面積增加）對1973—2008年中國森林生物量碳匯增加的貢獻(xiàn)率為35%。1977—2018年，森林面積擴(kuò)大比森林生長對森林碳匯功能的貢獻(xiàn)比例大（66.73%vs.33.27%），人工林面積擴(kuò)大對森林碳匯的貢獻(xiàn)大于森林生長（63.99%vs.36.01%），而天然林中森林生長的貢獻(xiàn)大于面積擴(kuò)大（57.82%vs.42.18%），且在過去十年中（2009—2018年）森林面積擴(kuò)大的相對貢獻(xiàn)已超過森林生長。三北防護(hù)林工程和退耕還林還草工程作為典型的造林工程，前者因森林面積增加對整個工程區(qū)碳匯功能（生物量和土壤碳庫）提升的貢獻(xiàn)比例高達(dá)96.8%（2001—2010年），后者因林草面積增加貢獻(xiàn)比例高達(dá)73.2%（2000—2010年），考慮到森林面積增加遠(yuǎn)大于草地面積增加，故后者的貢獻(xiàn)比例絕大部分來自森林面積增加。近年來，遙感數(shù)據(jù)（2000—2017年）反演的中國植被呈明顯變綠趨勢，其中森林葉面積增加對植被變綠的貢獻(xiàn)率達(dá)42%，尤其是中國西南和東北地區(qū)，新增人工造林對陸地碳增匯貢獻(xiàn)很大，東北地區(qū)1993—2017年森林碳庫增加的46%~94%來自人工林?？紤]到中國森林多為新增的中幼齡林，這些森林碳匯潛力很大，如退耕還林還草工程，預(yù)計2030和2050年的碳儲量將分別是2010年的3.41和5.59倍。

雖然擴(kuò)大森林面積是增加森林碳匯的重要手段，但未來中國也面臨著可造林土地面積有限且造林難度加大的問題。目前，估計中國森林覆蓋率最大潛力有可能達(dá)到28%~29%，這其中約有39.58Mh㎡林地可供造林，但這些土地67%分布在華北、西北干旱半干旱地區(qū)，12%分布在南方巖溶石漠化地區(qū)；此外，還有10Mh㎡可用于城鄉(xiāng)造林綠化的非規(guī)劃林地、近10Mh㎡需要恢復(fù)植被的廢棄礦山用地等。其他國內(nèi)外學(xué)者估計的中國可造林土地約52.38Mh㎡和40.18Mh㎡。雖然上述估計值差異不大，但自2017年以后中國造林總面積出現(xiàn)明顯下降卻是不爭的事實(shí)。即使假設(shè)所有可造林土地均營建新的森林，新造林與現(xiàn)存森林相比，其未來50年（2010—2060年）的碳匯貢獻(xiàn)比例還是相對較小（6.5%vs.93.5%）。針對未來中國造林區(qū)規(guī)劃問題，Zhang等指出增加森林碳匯功能最適宜的植樹造林地區(qū)應(yīng)集中在中國東部即胡煥庸線以東地區(qū)；盡管按照當(dāng)前的氣候變化軌跡，預(yù)計2070年左右氣候變化會擴(kuò)大森林潛在適生區(qū)面積33.10Mh㎡，但這個擴(kuò)增區(qū)域還主要集中在胡煥庸線沿線的林草和農(nóng)牧過渡帶等低適宜造林地區(qū)，邊際土地的低適宜造林地的增匯潛力有限。

提升森林質(zhì)量是擴(kuò)碳的第二個主要渠道。森林面積增加并不意味著森林結(jié)構(gòu)、功能和質(zhì)量提升，特別是造林設(shè)計未充分體現(xiàn)適地適樹原則，或缺乏造林后的林分撫育和長期監(jiān)測管理。多數(shù)人工林以單一樹種純林為主，與天然林相比，通常具有較低的碳匯、水源涵養(yǎng)、水土保持和生物多樣性保護(hù)功能，較高的水分消耗特征。應(yīng)積極提倡通過冠下補(bǔ)植補(bǔ)造鄉(xiāng)土闊葉樹種、固氮樹種改造人工純林或營造多樹種混交的人工林，有效利用環(huán)境資源產(chǎn)生生態(tài)位互補(bǔ)效應(yīng)，增加人工林生產(chǎn)力，協(xié)同提高森林地上和地下固碳能力，同時也有利于通過提高生物多樣性來適應(yīng)氣候變化，增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)中植被和土壤碳庫的穩(wěn)定性，并對極端氣候事件起到積極緩沖作用。值得注意的是，在森林經(jīng)營中通過特定功能樹種優(yōu)化配置，選擇數(shù)量適中的樹種豐富度是提升森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量并兼顧生產(chǎn)經(jīng)營成本的關(guān)鍵。

4.4 碳資源化利用及木質(zhì)產(chǎn)品匯轉(zhuǎn)移

木質(zhì)產(chǎn)品是一個獨(dú)立于森林之外的碳庫，在減緩氣候變化方面發(fā)揮著重要作用，且該碳庫的碳儲量呈不斷增加趨勢（表6）。碳資源化利用途徑需要考慮采伐后碳的后續(xù)使用壽命（生命周期分析）。如果木材進(jìn)入紙等壽命較短的產(chǎn)品，那么森林碳循環(huán)是一個相對平衡的過程，若再考慮木材加工過程中的碳排放時，該過程可能是一個碳源。如果木材用于建筑或其他長期用途，或通過木材改性和新型木材基復(fù)合功能性材料制備及應(yīng)用，則其中碳固存期可延長幾十年甚至更長時間，實(shí)現(xiàn)森林碳匯向木質(zhì)產(chǎn)品庫的匯轉(zhuǎn)移與存續(xù)。因此，實(shí)施積極主動的森林撫育采伐及其木質(zhì)產(chǎn)品庫的碳匯轉(zhuǎn)移，不但有利于森林再生長并維持高碳匯速率，而且可實(shí)現(xiàn)可再生木質(zhì)產(chǎn)品的高效利用和森林碳匯產(chǎn)品的長期續(xù)存。此外，利用森林生物質(zhì)生產(chǎn)生物能源，也可確保木材收獲后森林再生的同時，減少化石能源使用的碳排放來緩解氣候變化。

5. 森林固碳增匯未來科學(xué)研究的需求和展望

（1）加強(qiáng)森林生態(tài)系統(tǒng)固碳機(jī)制和增匯潛力與實(shí)現(xiàn)途徑研究。深入闡明森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯形成及其經(jīng)營響應(yīng)機(jī)制，特別是加強(qiáng)森林土壤有機(jī)碳形成和穩(wěn)定性固持機(jī)制研究，研發(fā)不同森林類型增匯的經(jīng)營技術(shù)體系，評估氣候變化和森林經(jīng)營對森林增匯潛力的可能影響。構(gòu)建空-天-地一體化森林碳源碳匯計量監(jiān)測體系，建立多過程、多尺度耦合的森林固碳增匯潛力預(yù)估模型，準(zhǔn)確預(yù)估不同氣候情景和不同森林經(jīng)營措施情景下中國森林的碳儲量和碳匯現(xiàn)狀、動態(tài)變化和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

（2）科學(xué)制定未來森林增匯的造林規(guī)劃。依據(jù)現(xiàn)實(shí)和未來不同氣候變化情景，科學(xué)預(yù)測未來中國森林及不同造林樹種的分布區(qū)變化，規(guī)避未來氣候變化風(fēng)險并識別植樹造林惠益區(qū)域，精準(zhǔn)制定氣候變化背景下的適應(yīng)性造林空間規(guī)劃及適宜造林樹種或基因型選擇方案；充分利用坡地、荒地、廢棄礦山等國土空間，科學(xué)推進(jìn)青藏高原生態(tài)屏障區(qū)、黃河重點(diǎn)生態(tài)區(qū)、長江重點(diǎn)生態(tài)區(qū)、東北森林帶、北方防沙帶、南方丘陵山地帶和海岸帶等大規(guī)模國土綠化行動，優(yōu)先在中國森林增匯潛力較高的東北、西南和華南區(qū)域大力發(fā)展碳匯林。

（3）加強(qiáng)森林適應(yīng)性經(jīng)營管理。大力實(shí)施重要生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)重大工程和生物多樣性保護(hù)重大工程，加強(qiáng)中幼林撫育和退化林修復(fù)，嚴(yán)格執(zhí)行林地用途管制制度，著力提升森林質(zhì)量和森林碳匯功能。全面實(shí)行森林分類經(jīng)營和森林多功能經(jīng)營，利用鄉(xiāng)土闊葉樹種和固氮樹種改培人工針葉純林，或與針葉樹種混交營建多樹種合理組配的人工林，籍以提升人工林生態(tài)系統(tǒng)的碳匯潛力和生態(tài)穩(wěn)定性；通過適當(dāng)延長輪伐期和大徑材培育等經(jīng)營措施，實(shí)現(xiàn)高價值木材生產(chǎn)與碳匯功能多目標(biāo)之間有效協(xié)同與權(quán)衡。不斷加強(qiáng)氣候?yàn)?zāi)害風(fēng)險防控和預(yù)警，重點(diǎn)做好森林防火、有害生物災(zāi)害綜合防治以及森林凋落物和采伐剩余物的管理，努力減少氣候風(fēng)險和各種災(zāi)害造成的森林碳損失。

（4）實(shí)施森林增匯工程。中國森林未來還具有較大的增匯潛力和空間。通過高固碳的林木新種質(zhì)創(chuàng)制和森林固碳增匯經(jīng)營技術(shù)的創(chuàng)新，實(shí)施分區(qū)施策、分類經(jīng)營的森林增匯工程，有望大幅度提升森林碳密度、固碳速率和增匯潛力，特別是提升森林土壤的碳庫容量、碳固持速率和穩(wěn)定性；編制國家、省區(qū)及經(jīng)營單位森林碳匯提升的可持續(xù)經(jīng)營方案，通過實(shí)施積極的森林碳資源化利用與木質(zhì)產(chǎn)品庫轉(zhuǎn)匯并延長使用周期和存續(xù)時間，實(shí)現(xiàn)森林碳匯倍增的期望目標(biāo)。

（5）建立森林固碳增匯試驗(yàn)示范區(qū)。積極探索基于自然的森林增匯途徑，通過各地區(qū)試點(diǎn)開展天然次生林經(jīng)營、退化森林修復(fù)和高固碳樹種培育與造林的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及技術(shù)集成示范應(yīng)用，篩選出可推廣的森林固碳增匯及多功能協(xié)同提升的可持續(xù)經(jīng)營模式。堅持因地制宜，在適宜人工林培育的地方，積極植樹造林，恢復(fù)和重建生態(tài)系統(tǒng)；在適宜自然恢復(fù)的地方，充分借助自然演替恢復(fù)林草植被和生物多樣性；在需要人工促進(jìn)自然恢復(fù)的地方，采取封山育林、圍封禁牧、補(bǔ)植更新等人工輔助措施促進(jìn)自然恢復(fù)。構(gòu)建示范區(qū)森林碳匯監(jiān)測計量體系，精準(zhǔn)監(jiān)測計量森林碳儲量和碳匯，同時探索建立健全碳交易市場體系和森林生態(tài)產(chǎn)品價值的轉(zhuǎn)化機(jī)制。

引文格式：劉世榮,王暉,李海奎,余振,欒軍偉. 碳中和目標(biāo)下中國森林碳儲量、碳匯變化預(yù)估與潛力提升途徑[J]. 林業(yè)科學(xué), 2024, 60(4): 157-172. Shirong Liu,Hui Wang,Haikui Li,Zhen Yu,Junwei Luan. Projections of China’s Forest Carbon Storage and Sequestration and Ways of Their Potential Capacity Enhancement[J]. Scientia Silvae Sinicae, 2024, 60(4): 157-172. 10.11707/j.1001-7488.LYKX20230206