全球气候变化下森林土壤碳汇研究进展

森林土壤作为陆地生态系统中重要的碳库,碳汇潜力巨大,在全球生态系统碳循环以及全球气候变化中占据着重要地位。当前,全球气候变化的趋势不断加强,人类社会受到严重威胁。森林土壤碳库对于缓解全球气候变化具有重要作用,如何提高土壤的碳储量和碳汇能力来应对这一挑战就显得尤为重要。因此,在此背景下了解和管理森林土壤碳汇不仅对森林生态系统的健康和稳定性具有重要意义,同时对全球碳循环和气候变化也有重要影响。为此,文章综述了国内外森林土壤碳汇的研究进展,讨论了森林土壤碳汇的计量监测方法,分析了当前所面临的机遇和挑战,并提出了相关研究展望。

中国北方森林和草地生态系统碳氮耦合循环与碳源汇效应研究

全球变化自20世纪80年代以来作为一个科学问题开始出现,现今已超越科学领域,成为影响当今世界发展的重大政治、经济和外交问题。在科技部的"十三五"期间"全球变化及应对"重点研发计划专项支持下,来自中国科学院沈阳应用生态研究所、西北农林科技大学、中国科学院植物研究所等6个单位31位科学家于2016年7月开始承担"中国北方森林和草地生态系统碳氮耦合循环与碳源汇效应研究"项目。该项目旨在:1)凸显中国北方植物群落演替在温室气体吸收和排放平衡,特别是在我国未来碳汇中的作用;2)绘制森林和草地碳源汇转变的敏感区、脆弱区;3)建立和发展稳定同位素技术研究碳氮循环的多时间序列历史变化及其对全球氮沉降、大气CO_2浓度上升和气候变化的响应;4)揭示氮沉降、升温、火干扰和植被演替驱动的碳氮耦合循环生物学机制及其碳源汇响应。通过该项目5年的实施,预期能增加我国北方森林和草地生态系统碳氮耦合循环生物学机制的认识,增强对北方森林和草地生态系统对全球变化响应的预测能力和减少预测的不确定性。

毛竹碳汇造林经营模式及其效益分析

以浙江省临安市毛竹Phyllostachys pubescens碳汇林基地为研究点,根据对毛竹碳汇林经营专家的访谈和对毛竹碳汇林经营者的调查,结合二手资料,运用比较分析法和投资回收期法分析了毛竹碳汇造林经营模式的特点及其效益。结果表明:毛竹碳汇造林经营模式和现行竹林经营模式特点的不同主要体现在经营目标和日常管护措施等方面。前者以竹林生态系统,特别是乔木层的固碳最大化为目标,经营措施要求一方面能够增加现有林分的固碳量,另一方面由竹林经营带来的碳泄漏和碳排放最低;成本收益方面,前者在人工除草、有机肥施用、日常管护、碳汇计量方面的成本较高,但化肥成本低。单位面积的竹材、竹笋等林产品产值也比后者高;毛竹碳汇造林经营模式的投资回收期对碳汇价格有较高的敏感性,当碳汇价格从0增加到当前国际碳交易价格25.20美元.t-1时,投资回收期从18.4 a缩短到13.2 a;毛竹碳汇造林模式还具有控制水土流失,防止立地退化,增加当地林农就业机会,有效宣传竹林碳汇知识等生态和社会效益。

全球气候变化与森林碳汇研究概述

以变暖为主要特征的全球气候变化不仅严重影响了经济社会的可持续发展,并日趋国际化、政治化而成为世界各国当今面临的最重大挑战之一,对此国际社会高度重视并积极采取各种措施,其中,通过林业活动增加森林碳汇(减缓碳释放)是重要途径。此外,研究表明通过森林固碳来减缓碳释放不仅潜力巨大,而且具明显的成本优势,更主要的是这种方法不会对现有的经济发展模式、发展速度造成太大的负面影响,在中国开展森林碳汇活动是应对气候变化的重要选择,具有广阔的发展前景。

全球森林碳汇功能评估研究进展

“森林是碳库”生动释意了森林在国家生态安全和人类经济社会可持续发展中的战略地位。森林作为陆地生态系统的主体,其固碳是实现我国“双碳”愿景的重要路径。我国经过多年生态文明建设,森林碳储量逐年增加、森林碳汇功能得到较大提升,对全球森林碳汇功能的总体升高起到了积极的作用。然而,我国国土面积大、生境类型复杂,且长久以来秉持传统的森林经营管理理念与实践,在碳排放导致的全球气候急剧变化背景下如何进一步高效提升我国森林碳汇功能,以助力实现2030年“碳达峰”和2060年“碳中和”目标,仍旧存在巨大挑战。本文以全球森林五大碳库的现状及其生物与非生物驱动因素为切入点,系统阐述森林野外调查和模型模拟等现代碳汇评估方法,着重梳理提升森林碳汇的潜在途径,以期为“双碳”目标下我国森林碳汇功能稳固持续提升提供理论参考。未来森林碳汇研究首先应着力于构建多尺度、全方位生态系统监测网络和综合评估体系;其次应构建森林全组分碳库综合分析框架,贯穿于森林碳汇的监测、评估和提升途径等各个环节,最大限度地消除全球森林碳汇强度和动态估算过程中的不确定性;最后建立可持续的林业碳金融市场,通过政策引导、建设复合型人才队伍和强化国际相关领域合作,为林业碳金融体系提质增效。

中国“碳中和”目标的实现路径与模式选择

围绕中国碳中和目标的实现路径与模式选择问题,提出了一个中国应对气候变化整体治理模式,即多阶段混合主导型碳中和实现模式。这一模式是以国家为核心,在一定时期和内外环境约束下,通过减排和增汇路径,对中国境内由人类活动造成的CO2排放与人为CO2吸收量之间关系进行调整和平衡的过程;其内部由宏观、中观和微观三层结构组成,每层结构各不相同。多阶段混合主导型碳中和实现模式的提出,拓展和完善了气候变化整体治理理论,为气候变化治理提供了机制借鉴。

新疆准噶尔西部碳汇林造林后蒸腾耗水增量研究

干旱区水资源极端匮乏,造林前后林分耗水变化的数据是必不可少的。通过对俄罗斯杨(Populus russkii)、新疆杨(Populus alba var.pyramidalis)和原始背景梭梭(Haloxylon ammodendron)树干液流的观测,通过边材面积作为转换纯量,计算出林内的蒸腾耗水量;通过枝基径和枝截面积作为转换纯量,计算了林外荒漠梭梭林的蒸腾耗水。通过对比林内外蒸腾耗水的差异,得出人工碳汇林造林前后蒸腾耗水的增量,克拉玛依人工碳汇林日蒸腾耗水量是土著植被的19倍。

林业碳汇提升的主要原理和途径

降低大气CO_(2)含量、缓解气候变暖,已成为当今科学界和国际社会广泛关注的前沿热点问题。林业碳汇作为基于自然解决方案实现“碳达峰、碳中和”的一个重要途径,在应对全球气候变化方面发挥着基础性、战略性、独特的作用。林业碳汇不仅是森林碳汇,林产品碳汇也起着不可忽视的重要作用。林业碳汇潜力提升是一个森林生态系统净碳收支平衡和全产业链林产品碳汇的调控过程,主要包括无机碳的植物固定(光合过程、净生产力等)、土壤有机碳的周转与固定(动植物和微生物残体分解与黏土固定)、林产品碳的固持(林产品产量、木材转换效率、种类和使用寿命等)等3方面的调控原理。笔者从森林碳汇和林产品碳汇两个维度阐述了提升林业碳汇的主要原理、方法或途径。提升林业碳汇潜力的主要途径包括:①通过适地适树、适钙适树人工造林,以增加森林面积;②以完善森林经营措施来增加森林净生产力;③利用矿质黏土对有机碳的保护来增加森林土壤碳汇;④提升林产品产量和改进林产品用途以增加其寿命。在全球尺度上,增加森林面积或提高森林净生产力3.4%,或用可再生能源替换薪炭木材,再将薪炭木材用于制造锯材和人造板,都可以连续30 a每年增加1 Pg的碳汇量。减少全球森林火灾面积1/4或增加森林土壤有机碳含量0.23%,也可以增加碳汇1 Pg。此外,林业固碳还有巨大潜力可以挖掘。

长白山河滨森林湿地碳源/汇空间分异规律及机制

为量化河岸带湿地碳源/汇并探究其对气候变化的反馈关系,采用静态箱-气相色谱法和相对生长方程法,测定长白山溪流河岸带低地至高地沿水分减小梯度依次分布的3种森林沼泽(毛赤杨沼泽、白桦沼泽和落叶松沼泽)土壤温室气体年通量、土壤年净碳排放量、植被年净固碳量及相关环境因子(温度、水位等)。结果表明:长白山溪流河岸带森林沼泽的CH_4(0.19~0.85 mg·m^(-2)·h^(-1))、CO_(2)(60.81~228.63 mg·m^(-2)·h^(-1))和N_(2)O(-0.02~0.05 mg·m^(-2)·h^(-1))年通量沿低地至高地水分梯度依次呈先恒定后降低、递减和先吸收后排放的空间变化规律,且这3种温室气体年通量的空间变化均受水位控制。河岸带森林沼泽的植被年净固碳量(2.61~3.45 t C·hm^(-2)·a^(-1))沿水分梯度呈恒定型,主要受硝态氮含量促进。河岸带森林沼泽的碳源/汇及全球增温潜势(GWP)沿水分梯度发生了规律性的转变,其中,毛赤杨沼泽为碳汇(1.93 t C·hm^(-2)·a^(-1)),白桦沼泽为弱碳源(-0.18 t C·hm^(-2)·a^(-1)),而落叶松沼泽为强碳源(-2.51 t C·hm^(-2)·a^(-1));且森林沼泽碳源/汇的空间变化受水位和硝态氮含量联合促进。毛赤杨沼泽表现为强冷却效应,与气候变化间存在较强负反馈作用(-5.88 t CO_(2)·hm^(-2)·a^(-1));落叶松沼泽表现为强增温效应,存在较强正反馈作用(10.97 t CO_(2)·hm^(-2)·a^(-1));而白桦沼泽表现为弱增温效应,近似于中性(2.95 t CO_(2)·hm^(-2)·a^(-1));且森林沼泽GWP的空间变化主要受水位抑制。

碳达峰、碳中和目标下全球气候治理新格局与林草发展机遇

自2020年9月以来,习近平总书记在多个国际重要场合发表重要讲话,向国际社会郑重宣布中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和,2030年森林蓄积量将比2005年增加60亿m^(3)。目前,全球已有54个国家实现了碳达峰,且越来越多的国家正在将碳中和转化为国家发展战略。文中梳理了碳达峰、碳中和的概念、要求和进展;分析了面向碳达峰、碳中和,国际谈判重点议题的变化、美国立场的不确定性等全球气候治理新格局,及其对中国的影响;提出在新格局下,森林湿地草原等生态系统碳汇作用将更加凸显,以及我国林草业应对气候变化的关键点,以期充分发挥我国林草业在助推碳中和目标实现中的潜力,并在保障国家外交战略和促进绿色发展中作出贡献。