科學(xué)的人為干預(yù)可有效提升中國陸地碳匯潛力

南京信息工程大學(xué)樂旭教授與廖宏教授團(tuán)隊(duì)，近日在Science Bulletin 2024年第16期發(fā)表研究論文，基于多源觀測與數(shù)值模擬相結(jié)合，揭示了植樹造林、臭氧污染控制和策略性凋落物移除等人為干預(yù)措施對增強(qiáng)我國陸地碳匯的巨大潛力。

近中性排放情景下2060年我國陸地碳匯強(qiáng)度以及三種人為干預(yù)措施的增匯潛力

已有研究提出了許多基于自然的解決方案來增加生態(tài)系統(tǒng)的碳吸收。其中，植樹造林（包括造林和再造林）顯示出了最大的潛力。然而，考慮到森林?jǐn)U張受水分和養(yǎng)分限制，有必要探索替代解決方案。

該研究評(píng)估了兩種替代方法——臭氧污染控制和凋落物移除——在增強(qiáng)中國陸地碳匯中的潛力。地表臭氧是一種強(qiáng)氧化性空氣污染物，會(huì)削弱植物光合作用并導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)。前人研究表明，降低臭氧污染能顯著恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力，但其對區(qū)域碳匯的增益作用尚不明確。地上凋落物由枯死的葉片、小枝、樹皮等組成。這些碎片通常在1~3年內(nèi)分解，導(dǎo)致土壤有機(jī)碳的增加和異養(yǎng)呼吸（土壤碳排放）的增強(qiáng)。雖然凋落物移除可能對土壤有機(jī)碳積累有負(fù)面影響，但野外實(shí)驗(yàn)表明它通過減少土壤呼吸有助于降低整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的碳損失。

該研究利用耶魯動(dòng)態(tài)植被模式Y(jié)IBs預(yù)估了2060年中國陸地碳匯的變化。采用最新的土地覆蓋變化（LCC）數(shù)據(jù)，以反映近幾十年來中國森林面積的增長趨勢，并分別假設(shè)以快、中、慢三種造林速度延續(xù)到2100年。研究共計(jì)進(jìn)行了1152組模擬試驗(yàn)，每組模擬運(yùn)行250年，分別考慮不同的氣候變化、二氧化碳增長、臭氧污染濃度、植樹造林速率、凋落物移除比例等對陸地碳匯的影響。氣象驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)來自4個(gè)共享社會(huì)經(jīng)濟(jì)路徑（SSPs）下16個(gè)氣候模式。

模型估算當(dāng)代中國陸地碳匯為每年4.8 億噸碳。如不采取任何干預(yù)措施，在SSP1-2.6這一接近中性排放情景下, 到2060年我國陸地碳匯預(yù)估為每年2.3 億噸碳。其中，二氧化碳施肥效應(yīng)減弱是未來陸地碳匯相比當(dāng)代降低的主要原因。通過科學(xué)的人為干預(yù)，該情景下未來陸地碳匯可達(dá)到每年4.7~5.7 億噸碳。其中額外增長的碳匯分別來自植樹造林貢獻(xiàn)的1.2 億噸碳，臭氧污染控制貢獻(xiàn)的0.7億噸碳，以及人工林20%凋落物移除貢獻(xiàn)的0.6~1.6 億噸碳。最終2060年陸地碳匯可以消納SSP1-2.6情景下中國90%~110%的殘余人為碳排放。

隨著超過70個(gè)國家承諾在2050~2070年實(shí)現(xiàn)凈零排放，最近預(yù)估結(jié)果顯示2100年全球增溫可以限制在工業(yè)革命前水平的2oC以內(nèi)，這與SSP1-2.6情景假設(shè)的升溫路徑非常相似。然而，即使在這樣一個(gè)綠色情景下，我國凈碳排放也不為零。為實(shí)現(xiàn)碳中和，除了提高能源利用效率并發(fā)展可再生能源外，還需要負(fù)排放技術(shù)。該研究表明，對生態(tài)系統(tǒng)的人為干預(yù)可以作為增強(qiáng)中國碳匯的重要負(fù)排放措施，這將成為國家實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的有力保障。

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Yue X, Zhou H, Cao Y, Liao H, Lu XF, Yu Z, Yuan WP, Liu Z, Lei YD, Sitch S, Knauer J, Wang HJ. Large potential of strengthening the land carbon sink in China through anthropogenic interventions（人為干預(yù)增強(qiáng)中國陸地碳匯的巨大潛力）. Sci Bull, 2024, 69(16): 2622-2631. doi：10.101?6/j.scib.2024.05.037