中國森林生態系統碳儲量：動態及機制

全球氣候變化對人類生存、社會發展造成了嚴重影響，它不僅通過改變生態系統的結構和功能來直接影響人類的生活質量，而且通過影響生態系統提供的生產資料和生態服務，從而改變生態系統生產力和碳、氮、磷循環及生物多樣性等多個過程，來間接作用於人類社會。同時，《巴黎協定》（The Paris Agreement）使碳減排增匯成為與國家、政治、外交和生態安全等密切相關的重大問題，全球氣候變化已引起各國政府、科學界與公眾的強烈關注。

當前，以大氣中CO? 濃度增加和氣溫升高為主要特徵的全球氣候變化正在加劇，並強烈地給人類生存、社會發展造成了嚴重影響。它不僅通過改變生態系統的結構和功能來直接影響人類的生活質量，而且通過影響生態系統提供的生產資料和生態服務，從而改變生態系統生產力和碳、氮、磷循環及生物多樣性等多個過程，來間接作用於人類社會。《聯合國氣候變化框架公約》及《京都議定書》的制定將碳減排增匯提升為與國家政治、外交和生態安全等密切相關的重大問題，全球氣候變化已引起各國政府、科學界與公眾的強烈關注。2015 年12 月《巴黎協定》的簽署標誌著締約方就未來十幾年的國際氣候政策走向達成共識，氣候變化作為全球環境問題之首將更加深刻地影響人類的生存和發展。

 

應對氣候變化與碳減排的國際談判已經成為我國作為發展中大國面臨的重大問題與難題，作為負責任的發展中國家，我國一直在調整經濟發展模式以適應經濟發展和節能減排的共同需求。然而隨著我國經濟進一步發展和人民生活水平持續提升，能源消耗和溫室氣體排放量短期內繼續增加的趨勢仍難以改變，在未來的氣候變化攤牌中勢必面臨國際社會要求我國減排溫室氣體的巨大壓力。2011 年，中國科學院多個研究所的科技人員與一部分從事經濟和政策研究的專家，聯合高校和有關部門專家，共同承擔了科技先導專項——「應對氣候變化的碳收支認證及相關問題」。該專項共設立了5個任務群，即排放清單任務群、生態系統固碳任務群、氣候敏感性任務群、影響與適應任務群和綠色發展任務群，針對我國的陸地碳收支定量認證、碳增匯潛力與速率、增匯技術與措施，以及未來全球增暖情景與大氣溫室氣體濃度關係的不確定性等重大科學技術問題展開深入研究。

 

應對氣候變化、減少大氣中溫室氣體濃度的一個重要途徑是增強地球表層生態系統對大氣溫室氣體的吸收作用，即生態系統的碳匯功能。增強陸地生態系統固碳能力被認為是最經濟可行和環境友好的減緩大氣中

CO?

濃度升高的重要途徑之一。《京都議定書》第3.4 款明確規定：世界各國可以通過增加陸地生態系統碳儲量來抵消經濟發展中的碳排放量。因此，如何提高陸地生態系統碳儲量及其固碳能力，是近年來全球變化研究的熱點領域。近年來的研究表明，我國的陸地生態系統，尤其是森林生態系統具有非常強的固碳速率和潛力。

 

森林生態系統是陸地最大的碳庫，在應對氣候變化中具有獨特的功能，在維持全球碳平衡中具有重要的作用。這主要有兩個原因：一是森林生態系統的植被、凋落物、有機質殘體及土壤有機質中儲存有大量的碳，約佔陸地生態系統有機碳地上部分的80%，地下部分的40%；二是森林生態系統如果遭到破壞或干擾，系統中儲存的大部分碳會釋放到大氣中，成為大氣中

CO?

濃度升高的一個重要因素。因此，森林的碳循環與碳儲量在全球陸地生態系統碳循環和氣候變化研究中具有重要意義。

 

由於碳循環研究的複雜性，目前的科學技術及數據積累尚不能準確地回答碳匯到底有多大，其區域分布如何。也就是說，碳匯問題仍存在相當大的不確定性。不同研究得出的結論的差異可達到5 倍以上。因此，很難說某一國家對全球碳匯的貢獻有多大。森林生態系統具有比其他植被生態系統更高的碳密度。研究表明，森林生態系統中，植被和土壤的平均碳密度分別為86 Mg C/hm2 和189 Mg C/hm2（1 Mg =10

6 

g）；草原生態系統中，植被和土壤的平均碳密度分別為21 Mg C/hm2 和116 Mg C/hm2；農田生態系統中，植被和土壤的平均碳密度分別為5 Mg C/hm2 和95 Mg C/hm2。在過去的150 年間，森林轉化為農田或其他土地覆蓋類型所造成的CO? 排放量接近同期所有化石燃料利用所釋放CO? 量的總和。森林的減少和破壞，是陸地生態系統碳源增加的一個重要原因。同時，森林壽命長、面積大、碳儲量多、具有長期和強烈影響大氣碳庫的能力。因此，對森林碳庫及其動態的研究，將會極大地減少陸地生態系統碳循環研究的不確定性。

 

我國地域遼闊，自然氣候條件複雜，森林類型多樣且具有明顯的地帶性分布特徵。進入21 世紀以來，隨著六大林業重點工程建設的相繼啟動和實施，林業生態和產業體系逐步建立和完善，人工造林和森林恢復性生長過程加速。第七次全國森林資源清查結果顯示，全國森林面積為1.955 億hm2，森林蓄積量為137.2 億m3，森林植被總碳儲量達7.81 Pg C。美國、加拿大等發達國家在21 世紀初就已經對國家森林資源碳儲量進行了估算。但由於不同國家的森林資源清查體系、技術標準和調查方法不同，以及清查周期與清查時間不一致，調查結果在不同國家之間存在不具可比性和可靠性差的問題。目前，我國森林資源的變化正在對區域乃至全球生態環境變化產生積極影響，森林資源的生物量、碳儲量和碳密度格局也日益被國際組織、各級政府及社會大眾廣泛關注。及時獲取覆蓋全國且長時間連續的森林資源生物量和碳儲量，是準確評估我國固碳潛力、履行《聯合國氣候變化框架公約》，特別是依據《巴黎協定》進行碳匯貿易談判的基礎和有力保障。

 

我國和世界大部分國家一樣，對森林資源的宏觀監測以國家森林資源清查為主，以數理統計抽樣為基礎，定期對同一地域上的森林資源進行重複性調查，採集樣地和樣木的調查數據，每5 年產出一次累積性的統計成果。以國家森林資源清查統計數據為基礎的碳庫計量，與現行森林資源清查體系一樣，產出數據為每5 年的累積性統計數據，數據採集時間存在不一致性，分析成果缺乏現勢性和時效性。國家森林資源清查資料雖然具有全國或區域尺度上的統一性，但精度往往不高，存在較大的不確定性，且常常因未包括林下植被、地表凋落物、根系及土壤等組分，而不能全面反映森林生態系統碳源匯的狀況。在人為干擾和人類經營管理的影響下，森林生態系統各個組分的碳源匯狀況在時空上的走向並不一致，僅僅以森林生物量動態為依據既可能低估又可能高估整個森林生態系統的碳源匯狀況。因此，充分有效地利用連續的、系統的大面積森林資源清查資料估測森林碳儲量和碳密度，不僅有助於估算區域尺度的森林生產力及其碳收支，也可為評價森林生態系統的結構與功能提供量化指標，同時對評估不同森林植被類型的碳匯潛力，制定合理的碳匯政策措施具有重要的意義。

 

我國學者基於樣地調查對森林生物量及碳儲量的研究始於20 世紀70 年代，主要集中於對部分區域或幾十種森林樹種的研究，如湖南會同地區馬尾松林、北京西山人工油松林、海南尖峰嶺熱帶雨林、興安落葉松林、長白松人工林、雲南哀牢山常綠闊葉林、鼎湖山南亞熱帶常綠闊葉林、西雙版納熱帶山地雨林、華北落葉松人工林等。樣地尺度上的研究雖然全面涵蓋了森林生態系統各個組分且相對準確，但往往局限於某些地理區域或森林類型而代表性不強，由於缺乏統一的方法，也不具有可比性，據此進行全國尺度上的推演將造成很大的不確定性。

圖1　「森林課題」在「碳專項」中的位置

到目前為止，我國在國家尺度森林生態系統固碳現狀、速率和潛力的實際調查數據，碳收支計量和綜合評估模型工具，以及區域碳匯強度的定量評估、科學認證和決策分析系統等方面的研究工作還十分匱乏。「森林課題」正是在此背景下，由「碳專項」專門設立，處於生態系統固碳任務群項目「中國生態系統固碳現狀、速率、機制和潛力」中第二的位置（圖1）。「森林課題」的目標旨在建立符合中國特色的、科學有效的、能被國際同行公認的精準碳計量方法，全面建立國家尺度森林生態系統碳匯及其速率與潛力的評價體系，明晰中國森林生態系統碳庫現狀及時空分布格局，揭示驅動中國森林生態系統碳收支格局變化的生物和環境機制，不僅可以直接為中國應對氣候變化的外交談判提供科學依據，也可為制定國家尺度碳管理政策措施提供依據。

本文摘編自王萬同，唐旭利，黃玫等著《中國森林生態系統碳儲量：動態及機制》緒論部分，內容略有刪減改動。

《中國森林生態系統碳儲量：動態及機制》

作者：王萬同，唐旭利，黃玫　等

責任編輯：王靜，李迪

北京：科學出版社，2018.7

ISBN：978-7-5088-5393-2

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《中國森林生態系統碳儲量：動態及機制》

是「中國陸地生態系統碳收支研究叢書」的一個分冊，針對當前森林碳匯研究領域中的熱點問題，基於全國7800個典型森林生態系統樣地的調查資料，估算我國森林生態系統全組分（喬木、灌木、草本、凋落物及土壤）碳庫現狀，並對其機制進行初步探討。在此基礎上，採用遙感反演和模型模擬相結合的手段，估算我國森林生態系統的固碳速率及潛力。

（本期編輯：小文）

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