編者薦語：以下論文是中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所周成虎院士研究團隊和樸世龍院士近期合作發(fā)表的研究，研究發(fā)現(xiàn)在中國強烈的人地矛盾和耕林博弈背景下，相較于新增林地，加密現(xiàn)有林地是一種更經(jīng)濟有效的策略。
森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大碳庫，提升森林碳匯增量是實現(xiàn)我國雙碳目標(biāo)的重要路徑。自上世紀70年代以來，我國過去幾十年的規(guī)?；炝秩〉昧伺e世矚目的成就，但也因缺乏有效規(guī)劃存在諸多失敗的案例。我國當(dāng)前面臨著強烈的人地矛盾和耕林博弈問題，能夠用來大規(guī)模造林增匯的剩余空間極其有限。此外，我國喬木林整體較為稀疏，低密度與低郁閉度稀疏森林占比過高影響了森林實際碳匯規(guī)?！，F(xiàn)有的造林潛力評估方法主要強調(diào)規(guī)?；炝值臐摿Γ雎粤颂嵘爽F(xiàn)有森林質(zhì)量的可能性，因此，如何定位這些森林并評估其加密潛力是進一步提升森林碳匯能力的關(guān)鍵。
基于近二十年（2001-2021）遙感大數(shù)據(jù)顯示的森林變化情況，結(jié)合與樹木生長相關(guān)的環(huán)境、土壤和地形因子，定量化評估了我國樹木生長的網(wǎng)格適宜性。通過建立其與樹木數(shù)量之間的統(tǒng)計關(guān)系，以1公里的空間分辨率繪制了我國精細的植樹潛力空間格局，并估算了其可能導(dǎo)致的碳增益與碳流失。研究提出的造林主要包括兩種場景（新增造林與加密造林），其中，新增造林（Afforestation）是在生境條件適合樹木生長但目前尚未被任何樹木覆蓋的區(qū)域植樹，加密造林（Densification）是指在已經(jīng)存在樹木的區(qū)域進一步增加樹木的株數(shù)。
結(jié)果表明，與在空地上新增造林相比，對現(xiàn)有森林進行加密可以種植更多的樹木，從而提供更高的碳收益。研究結(jié)合中國現(xiàn)行生態(tài)功能區(qū)劃方案設(shè)計了一種可操作的植樹場景，結(jié)果顯示我國共還可以種植447億棵樹，會帶來40億立方米森林蓄積量增量，捕獲5.9±0.5 PgC的碳，約是中國2020年工業(yè)二氧化碳排放量的兩倍。
其中，新增造林可種植樹木183億株，占地面積約為5580萬公頃，長成之后蓄積量約為31億立方米，可帶來1.95±0.16 PgC的生物質(zhì)碳增量，其中橫斷山區(qū)和川渝地區(qū)潛力較大，三北地區(qū)增量有限（約為15億株）；加密造林共可種植樹木264億株，蓄積量可增加約67億立方米，平均每公頃森林的蓄積量可至少增加44.7立方米，可帶來3.98±0.30 PgC的生物質(zhì)碳增量。其中秦巴山區(qū)和云貴高原地區(qū)的潛力較大，華北東北地區(qū)也有可觀的潛力。森林定義的差異可能會影響二者比例的變化，但對總體估算結(jié)果不會產(chǎn)生影響。
若能盡快落實該方案，到2060年中國將至少擁有1.35億公頃的幼齡和中齡林，且這些新種植樹木的碳匯能力可以達到峰值（約0.2 PgC/yr），使得中國森林碳匯能力仍可以維持在高于其當(dāng)前能力的水平，從而延長森林碳匯的壽命，為工業(yè)部門提供更長的時間窗口。
參考過去中國在各項造林工程的投入，研究設(shè)計的植樹方案封存一噸二氧化碳的平均成本僅約為5美元，其中在自然條件優(yōu)越的地區(qū)（川渝地區(qū)、長江中下游地區(qū)和華南地區(qū)）植樹或者加密森林的固碳經(jīng)濟成本比在西北地區(qū)植樹低8倍以上，從固碳角度考慮是更加經(jīng)濟有效的選擇。
面對當(dāng)今氣候變化和土地資源稀缺帶來的挑戰(zhàn)，該研究團隊深入探究了通過現(xiàn)有森林加密提升森林碳匯能力的潛力，豐富了現(xiàn)有研究對如何通過提高森林質(zhì)量應(yīng)對雙碳目標(biāo)的理解，并提出了基于生態(tài)功能區(qū)劃的可操作植樹方案。這一研究不僅揭示了現(xiàn)有森林加密相比新增造林在固碳方面的更大效益，還為未來生態(tài)恢復(fù)與碳匯管理提供了重要參考，對實現(xiàn)中國碳中和目標(biāo)提供了堅實的科學(xué)支撐。
研究成果以“Carbon sequestration potential of tree planting in China”為題，于2024年9月27日在線發(fā)表在Nature子刊《Nature Communications》。中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所姚凌副研究員和劉唐博士后為共同第一作者，中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所秦軍研究員、中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所陳曦研究員、北京大學(xué)樸世龍院士為共同通訊作者。合作者包括英國阿伯丁大學(xué)Pete Smith教授，中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所周成虎院士、姜侯副研究員以及南京大學(xué)楊琳教授等。研究得到了中國科學(xué)院B類戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項“數(shù)據(jù)-模型驅(qū)動地理智能系統(tǒng)與典型場景應(yīng)用”和國家自然科學(xué)基金（42471386）等項目資助。
文章信息：
Yao L.ψ, Liu, T.ψ, Qin, J.*, Jiang H., Yang L., Smith P., Chen X.*, Zhou C. H., Piao S. L.*. Carbon sequestration potential of tree planting in China. Nature Communications 15, 8398 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-52785-6
文章鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-024-52785-6
圖1：研究提出的植樹和碳匯潛力評估框架。（a）“森林”可能并未被樹木完全覆蓋；(b)樹木生長適宜性評價模型示意圖；(c)森林生長適宜性與樹木數(shù)量的關(guān)系統(tǒng)計模型，相似的生境條件可能存在相似的環(huán)境承載力；(d)造林策略可視化示意：相似的環(huán)境承載力與理想植樹場景；(e) 結(jié)合現(xiàn)行政策的場景設(shè)計與碳匯潛力估算。
圖2：樹木生長適宜性（TGS）空間分布情況及其與樹木數(shù)量的定量關(guān)系。(a) TGS的空間分布模式及驗證點分布情況；(b) 不同類別林地的TGS驗證情況；(c) TGS與樹木密度之間的統(tǒng)計關(guān)系；(d) 不同森林類型樹木密度與TGS的統(tǒng)計關(guān)系
圖3：考慮現(xiàn)行生態(tài)政策的新增造林和加密造林的空間分布情況。(a)新增造林；(b) 加密造林；(c) 新增造林與加密造林的比例與森林定義閾值的關(guān)系
圖4：考慮現(xiàn)行生態(tài)政策的新增造林和加密造林的固碳潛力空間分布及其不確定性。(a-b）新增造林的固碳潛力空間分布及其不確定性。(c-d）加密造林的固碳潛力空間分布及其不確定性
