我國陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳家底首次摸清
中國科學家首次在《美國科學院院刊》上以專輯形式發(fā)表系列重要成果

日前，中科院植物所前所長、北京大學教授方精云院士和中科院地理與資源所副所長于貴瑞研究員領(lǐng)銜的“應(yīng)對氣候變化的碳收支認證及相關(guān)問題”專項（簡稱“碳專項”）之“生態(tài)系統(tǒng)固碳”項目群團隊，在系統(tǒng)調(diào)查了中國陸地生態(tài)系統(tǒng)（森林、草地、灌叢、農(nóng)田）碳儲量及其分布等基礎(chǔ)上，經(jīng)過深入挖掘和分析，取得了一系列突破性進展。4月17日，研究團隊正式發(fā)布了這一系列原創(chuàng)性重大成果。

方精云表示，研究表明中國陸地生態(tài)系統(tǒng)在過去幾十年一直扮演著重要的碳匯角色。其中，中國森林生態(tài)系統(tǒng)是固碳主體，貢獻了約80%的固碳量。同時，研究還首次在國家尺度上通過直接證據(jù)證明人類有效干預(yù)能提高陸地生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力。

系列成果以專輯形式于北京時間4月18日正式發(fā)表在國際著名學術(shù)期刊《美國科學院院刊》（PNAS）上。這是我國科學家（也是發(fā)展中國家科學家）第一次在《美國科學院院刊》以專輯形式系統(tǒng)、集中地發(fā)表研究成果，凸顯了我國科學家在全球碳循環(huán)及碳收支研究方面的國際領(lǐng)先地位。

減緩二氧化碳濃度升高，利用陸地生態(tài)系統(tǒng)是最為經(jīng)濟可行的途徑

以全球變暖為主要特征的全球氣候變化，受到世界各國高度關(guān)注。人類使用煤炭、石油、天然氣等化石燃料所導(dǎo)致的以二氧化碳為主的溫室氣體排放被公認為是引起全球變暖的主要原因。為此，2016年11月4日正式生效的《巴黎協(xié)定》中明確要求，世界各國要以“自主貢獻”的方式參與全球應(yīng)對氣候變化行動來降低溫室氣體排放，減緩全球升溫速率。

據(jù)介紹，目前減緩二氧化碳濃度升高主要有兩種途徑，一是人為節(jié)能減排；二是調(diào)節(jié)自然生態(tài)系統(tǒng)固碳。方精云說：“陸地生態(tài)系統(tǒng)通過植被的光合作用吸收大氣中的大量二氧化碳。利用陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳，是減緩大氣二氧化碳濃度升高最為經(jīng)濟可行和環(huán)境友好的途徑。因此，如何提高陸地生態(tài)系統(tǒng)碳儲量和固碳能力，既是全球變化研究的熱點領(lǐng)域，也是國際社會廣泛關(guān)注的焦點。”

2011年，中國科學院啟動了“碳專項”。該專項的一個核心內(nèi)容就是深入研究中國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳收支特征、時空分布規(guī)律以及國家政策的固碳效應(yīng)，這既符合《巴黎協(xié)定》要求，又能緩解中國能源消耗和溫室氣體排放量持續(xù)增加的趨勢難以逆轉(zhuǎn)的壓力，為我國經(jīng)濟轉(zhuǎn)型發(fā)展、國際氣候談判提供科學支撐。

在5年的項目執(zhí)行期間，來自中科院及高校、部委所屬35個研究院所的350多名科研人員，系統(tǒng)調(diào)查了中國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳儲量及其分布，調(diào)查樣方1.7萬多個、累計采集各類植物和土壤樣品超過60萬份。方精云說：“我們對所有采集數(shù)據(jù)，統(tǒng)一匯交整理、統(tǒng)一控制數(shù)據(jù)質(zhì)量、統(tǒng)一進行數(shù)據(jù)挖掘，從多個層面系統(tǒng)深入地分析了中國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳源匯特征、驅(qū)動因素以及相應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)功能，最終取得了一系列重大成果。”

在國家尺度上證明人類有效干預(yù)能提高陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳能力

PNAS以專輯形式，共發(fā)表了項目群的7篇研究論文，全面、系統(tǒng)地報道了中國陸地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能特征及其對氣候變化、人類活動的響應(yīng)，量化了中國陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳能力的強度和空間分布，以及生物多樣性和大尺度養(yǎng)分條件對生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的影響。

其中，代表性的研究成果有四項：

一、中國陸地生態(tài)系統(tǒng)在過去幾十年一直扮演著重要的碳匯角色。例如，在2001—2010年期間，陸地生態(tài)系統(tǒng)年均固碳2.01億噸，相當于抵消了同期中國化石燃料碳排放量的14.1%；其中，森林生態(tài)系統(tǒng)是固碳主體，貢獻了約80%的固碳量，而農(nóng)田和灌叢生態(tài)系統(tǒng)分別貢獻了12%和8%的固碳量，草地生態(tài)系統(tǒng)的碳收支基本處于平衡狀態(tài)。

二、首次在國家尺度上通過直接證據(jù)證明人類有效干預(yù)能提高陸地生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力。例如，包括天然林保護工程、退耕還林工程、退耕還草工程、長江和珠江防護林工程等在內(nèi)的我國重大生態(tài)工程和秸稈還田農(nóng)田管理措施的實施，分別貢獻了中國陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳總量的36.8%（7.4千萬噸）和9.9%（2.0千萬噸）。

三、首次在國家尺度上開展了群落層次的植物化學計量學研究，驗證了生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力與植物養(yǎng)分儲量間的正相關(guān)關(guān)系，揭示了植物氮磷元素的生產(chǎn)效率。

四、首次揭示了生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力和土壤碳儲量之間的相關(guān)關(guān)系，證實了增加生物多樣性不僅能提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力，而且可以增加土壤的碳儲量。

此外，研究還揭示，中國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳密度低于同等氣候條件下的其他地區(qū)，依然有很大的固碳潛力。

為我國生態(tài)文明建設(shè)提供了重要的本底數(shù)據(jù)

PNAS是國際最權(quán)威的學術(shù)刊物之一，在資源和生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域，其影響力與英國的《自然》和美國的《科學》齊名。在這個刊物上以專輯形式，全面、系統(tǒng)地發(fā)表研究成果，不僅是中國首次，在亞洲也是首次。該成果的發(fā)表彰顯了中國科學家在碳循環(huán)、全球變化、生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學等領(lǐng)域的國際地位，體現(xiàn)了中國科學家在該領(lǐng)域的研究從國際跟蹤和并行到領(lǐng)跑的飛躍。

在全球氣候變化的國際談判中，誰掌握了科學數(shù)據(jù)，誰就掌握了談判的主動權(quán)。該系列研究成果的發(fā)布，不僅準確地評估了我國陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳能力，為生態(tài)系統(tǒng)固碳能力測算這一科學難題提供了解決方法，更為國家決策和國際談判提供了扎實的科學依據(jù)。

在幾年的研究當中，科學家們發(fā)現(xiàn)，中國碳排放長期以來被高估了，而生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力則被低估了?！疤紝ｍ棥钡拇舜握{(diào)查研究就是為了搞清楚中國碳收支的“家底”。

中國科學院副院長丁仲禮說：“從某種程度上來講，碳排放權(quán)就等于發(fā)展權(quán)。中國是一個負責任的大國，但中國也要維護自己的發(fā)展權(quán)，中國人民有追求更美好生活的權(quán)利。在國際談判的博弈中，我們要用科學數(shù)據(jù)來說話?！?/p>

此外，該項成果為人類干預(yù)促進生態(tài)系統(tǒng)碳吸收提供了新的見解，為正在經(jīng)歷類似經(jīng)濟和社會變革的其他國家提供了有益的經(jīng)驗和啟示。

美國科學院院士因德爾·M·維爾馬評價說：“該研究非常重要，通過實例證明了生態(tài)恢復(fù)工程在減緩全球氣候變暖過程中可以扮演重要的角色?！?/p>

項目群系統(tǒng)規(guī)范調(diào)查了1.7萬多個樣方，是繼國際生物圈計劃之后，當今世界范圍內(nèi)最大的野外調(diào)查計劃。方精云說：“這為研究中國植被生產(chǎn)力、碳收支以及生物多樣性的宏觀格局提供了大量野外實測數(shù)據(jù)，也為我國國土資源規(guī)劃、保護與利用，以及生態(tài)文明建設(shè)和‘美麗中國’愿景實現(xiàn)提供了重要的本底數(shù)據(jù)?！保ㄓ浾?吳月輝）