碳中和目標(biāo)下中國(guó)森林碳儲(chǔ)量、碳匯變化預(yù)估與潛力提升途徑

劉世榮 王暉 李?？?余振 欒軍偉

據(jù)聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化委員會(huì)（IPCC）第六次評(píng)估報(bào)告，全球氣候正經(jīng)歷著一場(chǎng)以變暖為主要特征的顯著變化。相比1850—1900年，2011—2020年10年全球地表溫度約上升1.09℃，從未來(lái)20年的平均溫度變化預(yù)估來(lái)看，全球溫升預(yù)計(jì)將達(dá)到或超過(guò)1.5℃（IPCC，2021）。全球氣候變化對(duì)地球上許多地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)已產(chǎn)生嚴(yán)重影響，如海平面升高、冰川退縮、凍土消融、植被物候變化、動(dòng)植物分布改變等。

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，碳儲(chǔ)量861Pg（以C計(jì)）（1Pg=1015 g=10億t），占陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫(kù)的40%，是陸地上除永凍土外最大的儲(chǔ)碳庫(kù)。森林在減緩氣候變化中具有雙重作用：一方面，森林可吸收并固定大氣中的CO?，是大氣CO?的吸收匯、儲(chǔ)存庫(kù)和緩沖器；另一方面，氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)引起的森林退化、毀林等使其成為大氣CO?的排放源。為有效發(fā)揮森林生態(tài)系統(tǒng)減緩氣候變化的作用，必須實(shí)施林業(yè)減緩與適應(yīng)并舉的策略，通過(guò)擴(kuò)大森林面積和森林經(jīng)營(yíng)提高森林碳儲(chǔ)量和碳匯潛力的同時(shí)，提升森林的質(zhì)量和適應(yīng)氣候變化的韌性，降低氣候風(fēng)險(xiǎn)引發(fā)的森林碳排放，為實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)和努力控制全球溫升不超過(guò)1.5℃作出不可或缺的重要貢獻(xiàn)。

1 中國(guó)森林碳儲(chǔ)量與碳匯現(xiàn)狀

根據(jù)《森林法》中的森林定義，森林包括喬木林、竹林和國(guó)家特別規(guī)定的灌木林，通常作為森林碳儲(chǔ)和碳匯的計(jì)量范疇。目前，中國(guó)森林碳儲(chǔ)量多以喬木林生物量碳庫(kù)估算，很少涉及竹林、灌木林以及死有機(jī)質(zhì)碳庫(kù)、土壤有機(jī)碳庫(kù)和木質(zhì)產(chǎn)品碳庫(kù)。森林采伐后形成的木質(zhì)產(chǎn)品是森林碳儲(chǔ)存庫(kù)的轉(zhuǎn)移，常作為一個(gè)單獨(dú)碳庫(kù)進(jìn)行評(píng)估。

國(guó)家森林資源連續(xù)清查數(shù)據(jù)測(cè)算表明，中國(guó)森林植被碳儲(chǔ)量（不包括經(jīng)濟(jì)林和竹林）近5年（第8次至第9次清查）平均年增長(zhǎng)0.152Pg（以C計(jì)），近10年（第7次至第9次清查）平均年增長(zhǎng)0.137Pg（以C計(jì)）（表1）。

根據(jù)《中華人民共和國(guó)氣候變化第二次兩年更新報(bào)告》，2014年中國(guó)LULUCF領(lǐng)域凈碳匯量約1.151Pg（以CO?計(jì)），其中林地（包括其他生物質(zhì)）貢獻(xiàn)0.84Pg、木質(zhì)產(chǎn)品貢獻(xiàn)0.111Pg。基于近20年來(lái)文獻(xiàn)整合分析中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯量評(píng)估結(jié)果（表2），2000s—2010s中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯量約229.7Tg·a?1（以C計(jì)）（136.3~343.5Tg·a?1）（1Tg=1012g），其中森林植被（僅指喬木林）碳儲(chǔ)量約增加150.6Tg·a?1（94.9~236.8Tg·a?1），占整個(gè)陸地生態(tài)系統(tǒng)植被碳匯量的65.6%左右。經(jīng)濟(jì)林、竹林、灌木林的生物質(zhì)碳儲(chǔ)量約增加3.57Tg·a?1，森林死有機(jī)質(zhì)（主要是粗木質(zhì)殘?bào)w和凋落物）碳庫(kù)增加量約9Tg·a?1。

2 中國(guó)森林碳儲(chǔ)量、碳匯變化與潛力

中國(guó)森林面積歷史上發(fā)生了較大變化。20世紀(jì)70年代末之前，伐木和毀林導(dǎo)致森林面積急劇減少，森林生物量碳儲(chǔ)量減少0.7Pg（以C計(jì)）。20世紀(jì)80年代初至90年代，通過(guò)實(shí)施一系列造林和生態(tài)恢復(fù)工程，中國(guó)森林生物量碳儲(chǔ)量在1970—2000年增加40%。20世紀(jì)90年代至今，大規(guī)模生態(tài)工程建設(shè)實(shí)施顯著提高森林生物量碳儲(chǔ)量，森林生物量碳匯達(dá)109Tg·a?1（以C計(jì)），較20世紀(jì)80年代初至90年代增長(zhǎng)118%?？傮w而言，過(guò)去70年，中國(guó)森林已從碳源轉(zhuǎn)變?yōu)橹饾u增強(qiáng)的碳匯，其中生物量碳匯是主要來(lái)源（貢獻(xiàn)約76.3%），以造林和森林恢復(fù)為主導(dǎo)的土地利用和覆蓋變化驅(qū)動(dòng)因子對(duì)碳匯貢獻(xiàn)約44%。

森林生物量碳儲(chǔ)量變化趨勢(shì)和潛力預(yù)測(cè)主要基于未來(lái)森林面積有無(wú)變化2種情景，未來(lái)森林生物量碳儲(chǔ)量均呈增加趨勢(shì)（表3）。如果不考慮未來(lái)新造林面積，預(yù)估2050年碳匯量約0.075~0.098Pg·a?1（以C計(jì)），如果考慮新造林面積，則碳匯量可增加1倍左右，達(dá)0.145~0.213Pg·a?1（表3）。李?？芯堪l(fā)現(xiàn)，相比2000s—2010s時(shí)段，2050年現(xiàn)有喬木林生物量碳匯量將有所下降，主要?dú)w因于現(xiàn)有喬木林未來(lái)碳匯潛力預(yù)估大多采用蓄積隨林齡變化的“S”形生長(zhǎng)模型，伴隨林齡逐漸趨于成熟將導(dǎo)致森林生長(zhǎng)速率下降。如果考慮新增造林面積，2030年新增喬木林的碳匯量達(dá)0.019~0.066Pg·a?1，2050年新增喬木林碳匯量達(dá)0.025~0.057PgPg·a?1。此外，Yu等假設(shè)森林面積按國(guó)家林業(yè)和草原局規(guī)劃文件擴(kuò)大，基于生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程模型綜合考慮森林采伐及其對(duì)林齡的影響，預(yù)測(cè)中國(guó)2020—2100年的年均生物量碳匯可達(dá)0.172Pg，其中2050年的生物量碳儲(chǔ)量約13.86Pg。

人工林優(yōu)化管理可在一定程度上提升碳匯，預(yù)計(jì)2010—2050年人工林碳匯約提升0.014Pg·a?1（以C計(jì)）。Yu等研究表明，如果綜合考慮森林采伐的影響，中國(guó)森林碳匯的峰值會(huì)比不考慮采伐的情景推遲10~30年。此外，通過(guò)延長(zhǎng)輪伐期和樹(shù)種替代等管理措施，2020—2100年可額外增加2.3Pg碳儲(chǔ)量。因此，維持并提升森林碳匯能力和潛力，需實(shí)施森林科學(xué)經(jīng)營(yíng)，包括林齡結(jié)構(gòu)、樹(shù)種配置、更新?lián)嵊?、采伐方式等一系列?yōu)化調(diào)整與時(shí)空合理布局。

3 中國(guó)森林碳匯潛力增長(zhǎng)不確定性分析

國(guó)際社會(huì)、各國(guó)家和地區(qū)都在努力制定保護(hù)和加強(qiáng)森林經(jīng)營(yíng)管理提升森林碳匯的政策和激勵(lì)措施，然而這些政策措施并未充分考慮到生態(tài)和氣候相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)森林碳匯穩(wěn)定性的影響。在全球變化背景下，除干旱和熱浪等極端氣候事件對(duì)森林產(chǎn)生直接影響外，森林火災(zāi)、病蟲(chóng)害等干擾因素會(huì)間接對(duì)森林碳循環(huán)產(chǎn)生影響，因此，氣候變化和相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)可能會(huì)削弱21世紀(jì)森林的碳匯功能。

3.1 氣候變化對(duì)森林碳匯的直接影響

氣候變化對(duì)森林碳匯的影響預(yù)測(cè)存在不確定性，森林碳匯最可能受益于CO?施肥效應(yīng)，隨著大氣CO?濃度從1850年的約280×10?6增至2022年的約421×10?6（NOAA莫納羅亞大氣基線觀測(cè)站于2022年5月測(cè)得），通過(guò)光合作用固定碳變得更加容易。然而，Beedlow等研究表明，寄希望于通過(guò)大氣CO?濃度增加提高現(xiàn)有森林碳封存量的可能性不大，氣候變化也會(huì)使氣溫升高，這將增加土壤和植物的呼吸速率引起碳排放增加。許多研究發(fā)現(xiàn)，氣候變化可能導(dǎo)致CO?施肥效應(yīng)下降，甚至最終有可能轉(zhuǎn)為碳源。氣候變暖可能導(dǎo)致樹(shù)木生長(zhǎng)加速，但這并不一定意味著碳儲(chǔ)量增加，全球變暖實(shí)際上正在減少森林碳儲(chǔ)量。同樣，在極端情況下樹(shù)木個(gè)體會(huì)因熱應(yīng)激和干旱導(dǎo)致枯死，引起森林生產(chǎn)力和碳匯下降。2015—2016年出現(xiàn)厄爾尼諾相關(guān)的嚴(yán)重干旱和極端高溫是自1950年以來(lái)最強(qiáng)的一次，熱帶森林生產(chǎn)力以及全球陸地碳匯均顯著下降。Wigneron等使用低頻微波遙感數(shù)據(jù)對(duì)地上生物量碳儲(chǔ)量（AGC）變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明到2017年底，非洲和美洲濕潤(rùn)森林的AGC并未恢復(fù)到干旱事件發(fā)生前水平，這可能歸因于干旱導(dǎo)致的森林死亡率增加帶來(lái)的遺留影響。在CO?濃度和氣溫不斷升高的預(yù)期下，中國(guó)森林固碳能力可能會(huì)隨之提高。但也有相反的結(jié)果，基于對(duì)東北長(zhǎng)白山老齡林30年（1981—2010年）的長(zhǎng)期樣地監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，氣候變暖使云杉（Picea asperata）-冷杉（Abies fabri）林碳匯減少7.3Mg·hm?2（1Mg=106g），紅松（Pinus koraiensis）-闊葉混交林碳匯減少0.96Mg·hm?2。Li等對(duì)2003—2016年中國(guó)南方亞熱帶碳通量觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，這些森林在大部分年份是碳匯（吸收4~7.4Mg·hm?2a?1)，但在2011—2013多年干旱年份，導(dǎo)致森林成為2003年以來(lái)首次出現(xiàn)的強(qiáng)碳排放源。

隨著森林演替，暖溫帶森林土壤碳庫(kù)增加，但其溫度敏感性也隨之增加，意味著易受氣候變暖的影響，而樹(shù)種多樣性不僅可增加土壤碳儲(chǔ)量，而且有助于增加土壤碳庫(kù)的穩(wěn)定性以及土壤碳的化學(xué)穩(wěn)定性。還有研究表明，決定森林生態(tài)系統(tǒng)功能（包括土壤固碳）的不完全是樹(shù)種多樣性，而是樹(shù)種功能特性和樹(shù)種組成。在林業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中，尤其是熱帶、亞熱帶人工林營(yíng)建過(guò)程中的樹(shù)種選擇和配置，造林樹(shù)種豐富度不可能像天然林那樣復(fù)雜，需要兼顧森林經(jīng)營(yíng)成本和操作的可行性。對(duì)林齡40年的南亞熱帶多樹(shù)種人工林研究表明，隨樹(shù)種多樣性梯度（1~8個(gè)樹(shù)種）增加，表層土壤（0~10cm）有機(jī)碳儲(chǔ)量呈一元二次方程拋物線變化特征，4~5個(gè)樹(shù)種配置下的土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量最高。以中國(guó)隨緯度梯度不同氣候區(qū)典型天然林為對(duì)象，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)樹(shù)種功能多樣性以及特定功能樹(shù)種（指示樹(shù)種重要值）而不是樹(shù)種豐富度對(duì)提升土壤有機(jī)碳穩(wěn)定性的重要貢獻(xiàn)，說(shuō)明加強(qiáng)特定功能樹(shù)種的管護(hù)對(duì)有效提升森林生態(tài)系統(tǒng)固碳潛力具有重要意義。因此，通過(guò)優(yōu)化森林經(jīng)營(yíng)措施可有效緩解氣候變化對(duì)森林碳匯的影響，如對(duì)長(zhǎng)達(dá)100年數(shù)據(jù)分析顯示，夏季干旱是地中海地區(qū)赤松（Pinus densiflora）種群的主要威脅，而通過(guò)疏伐減少林分蓄積可有效緩解干旱情景下對(duì)森林生長(zhǎng)的負(fù)面影響。

3.2 氣候變化對(duì)森林碳匯的間接影響

因氣候變化導(dǎo)致的病蟲(chóng)害發(fā)生頻率升高、傳播范圍擴(kuò)大，可能會(huì)通過(guò)減少森林生長(zhǎng)或造成樹(shù)木死亡減少森林生產(chǎn)力，且受損或死亡樹(shù)木分解會(huì)增加異養(yǎng)呼吸，極大削弱森林固碳功能。2015年，全球受蟲(chóng)害影響的森林約3020萬(wàn)hm2，占森林總面積的1.4%（62個(gè)報(bào)告國(guó)），受病災(zāi)影響的總面積為6.60Mhm2，占森林面積的0.4%（51個(gè)報(bào)告國(guó)），其中北美和中美洲受病蟲(chóng)害影響的森林面積最大。2000—2020年北美山松甲蟲(chóng)（Dendroctonus ponderosae）蟲(chóng)害暴發(fā)導(dǎo)致森林碳損失0.27Pg，森林從微弱碳匯轉(zhuǎn)變?yōu)樘荚矗籇ymond等基于CBM-CFS3模型研究發(fā)現(xiàn)，加拿大魁北克東部10.6Mhm2森林受云杉蚜蟲(chóng)（Choristoneura burnijerana）侵害碳釋放為2Tg·a?1（以C計(jì)），預(yù)計(jì)2011—2024年云杉蚜蟲(chóng)暴發(fā)將使該區(qū)域由碳匯變成碳源。病蟲(chóng)鼠害是造成中國(guó)森林碳損失的主要原因之一，尤其在西北地區(qū)病蟲(chóng)鼠害大暴發(fā)將引發(fā)溫室氣體高排放。病蟲(chóng)鼠害暴發(fā)的頻率和樹(shù)木受害程度在人工林中尤為嚴(yán)重，是因?yàn)槿斯ち謽?shù)種單一、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且缺乏本土樹(shù)種。因此，中國(guó)未來(lái)需要采取適應(yīng)性的人工林經(jīng)營(yíng)管理措施籍以有效控制病蟲(chóng)鼠害暴發(fā)。氣候變化將進(jìn)一步加劇外來(lái)入侵性害蟲(chóng)對(duì)森林的影響，松材線蟲(chóng)（Bursaphelenchus xylophilus）是目前中國(guó)最具危險(xiǎn)性的森林病害病原之一，松樹(shù)個(gè)體感染松材線蟲(chóng)后最快40天即可死亡，整片松林從發(fā)病到毀滅性死亡只需3~5年（程功等，2015）。隨著氣候變化加劇，中國(guó)適宜松材線蟲(chóng)生存的地域面積擴(kuò)大近2倍，且呈向北、向西擴(kuò)散速度加快的趨勢(shì)，這將對(duì)松林碳匯功能產(chǎn)生更不利影響。

2015年，全球受火災(zāi)影響的森林面積約9800萬(wàn)hm2，其中2/3以上發(fā)生在熱帶的非洲和南美洲區(qū)域?；馂?zāi)會(huì)改變森林的組成、結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)過(guò)程，進(jìn)而極大影響森林碳循環(huán)。Brando等基于生態(tài)系統(tǒng)模型，預(yù)測(cè)未來(lái)幾十年亞馬遜南部地區(qū)約有16%的森林將發(fā)生火災(zāi)，火災(zāi)產(chǎn)生的CO?排放量將從2000年的2.1Pg增至2050年的6.0Pg。Ramo等發(fā)現(xiàn)，非洲火災(zāi)造成1.44Pg碳排放，占全球化石燃料燃燒產(chǎn)生二氧化碳排放量的14%。Walker等研究加拿大西北地區(qū)森林火災(zāi)后發(fā)生的遺留碳損失情況，結(jié)果顯示，隨著北方森林火災(zāi)規(guī)模、頻度、強(qiáng)度增加，中幼林會(huì)成為碳源。王效科等和Liu等分別根據(jù)森林火災(zāi)統(tǒng)計(jì)資料并結(jié)合遙感數(shù)據(jù)，采用排放因子法和排放比法估算中國(guó)森林火災(zāi)碳排放為10.2~11.3Tg·a?1（以C計(jì)）（1950—2000年）。付超和Liu等研究發(fā)現(xiàn)，由森林火災(zāi)引起的溫室氣體排放量為1.6Tg·a?1（以C計(jì)）（1990—2009年）、1.7Tg·a?1（以C計(jì)）（2000—2014年）。在過(guò)去幾十年里，中國(guó)森林火災(zāi)面積及產(chǎn)生的溫室氣體排放量有所下降，這可能歸因于中國(guó)投入了大量人力物力實(shí)施林火控制。防火策略可有效控制小面積森林火災(zāi)，但在未來(lái)極端氣候事件增加的背景下，森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)正在增加，因此有必要采取適應(yīng)性森林管理措施，如改變樹(shù)種組成、建立防火林帶并減少火災(zāi)干擾的頻率和規(guī)模，以適應(yīng)氣候變化引發(fā)的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。

4 中國(guó)森林碳儲(chǔ)量、碳匯提升技術(shù)途徑

綜合考慮森林減緩和適應(yīng)氣候變化的雙重屬性，遵循基于自然的氣候解決方案創(chuàng)新理念，從森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)和面向生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的森林多功能經(jīng)營(yíng)的全新視角，探索碳中和背景下構(gòu)建森林碳儲(chǔ)與碳匯雙增以及森林碳匯與碳資源化利用的匯轉(zhuǎn)移為木質(zhì)產(chǎn)品庫(kù)的雙匯協(xié)同提升途徑，如圖1所示。

4.1 保碳

天然林占中國(guó)森林面積的71%，因數(shù)十年過(guò)度采伐，更新恢復(fù)天然林中60%以上為中幼林，碳儲(chǔ)量低；如果對(duì)此森林實(shí)施保護(hù)并自然恢復(fù)，其碳固存潛力是巨大的。再者，茂密原始天然林（主要指老齡林）的分布范圍雖小，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生物多樣性豐富，土壤自然發(fā)育程度高以及對(duì)火災(zāi)和干旱具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，而且天然林的損失不容易通過(guò)重新造林在短期內(nèi)彌補(bǔ)。如果中國(guó)南方所有密閉老齡林均被砍伐，會(huì)損失1.71Pg碳（占總碳儲(chǔ)量的20.5%），相當(dāng)于約9年化石燃料釋放CO?量。因而在天然林中，不管是中幼齡林還是老齡林，都應(yīng)是需要優(yōu)先保護(hù)的重要且穩(wěn)定的長(zhǎng)期碳匯，稱(chēng)其為保碳途徑。1998—2010年，中國(guó)天保工程區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)碳匯增加889.1Tg（以C計(jì)），生物量碳匯增加479.6Tg（以C計(jì)），占全國(guó)森林生物量碳匯的35.5%~39.9%，區(qū)域中土壤碳儲(chǔ)量增加409.5Tg（以C計(jì)）。Chen等在僅考慮現(xiàn)有天然林情況下，預(yù)測(cè)2030、2060和2100年中國(guó)天然林將分別額外固存2.27±1.21Pg、4.19±2.55Pg和6.03±4.09Pg碳（以C計(jì)），相比2010年的碳儲(chǔ)量分別增加24%、45%、64%。因此，實(shí)施天然林保護(hù)工程有利于維持現(xiàn)有森林碳庫(kù)并獲得自然增碳，同時(shí)保碳不僅是減少森林碳排放的有效措施，還有助于增加生物多樣性，提升森林穩(wěn)定性和適應(yīng)氣候變化的韌性，減緩氣候變化對(duì)森林的負(fù)面影響及其所造成的碳排放。

4.2 增碳

森林經(jīng)營(yíng)管理直接影響森林的碳儲(chǔ)量和碳匯，也是提升森林碳匯功能的重要手段。樹(shù)種選擇、營(yíng)造方式、撫育措施、采伐方式等均可能對(duì)人工林固碳能力和和土壤碳庫(kù)產(chǎn)生影響。

優(yōu)化人工林經(jīng)營(yíng)管理，實(shí)施人工林多目標(biāo)適應(yīng)性經(jīng)營(yíng)，如高固碳樹(shù)種造林、樹(shù)種混交、引入固氮樹(shù)種和林分結(jié)構(gòu)調(diào)整等，既可維持較高的土壤肥力、長(zhǎng)期生產(chǎn)力和提高適應(yīng)氣候變化的韌性，也有助于森林固碳增匯，特別是增加森林土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量（表4）。

森林采伐通常會(huì)降低土壤有機(jī)物質(zhì)輸入，特別是強(qiáng)度采伐或皆伐。此外，林地施肥可能對(duì)土壤碳匯產(chǎn)生不同影響，合理的施肥方式可能會(huì)增強(qiáng)人工林土壤碳匯功能（表5）。

實(shí)施退化次生林恢復(fù)也是提高森林碳儲(chǔ)和碳匯的重要措施。王璐穎等在海南尖峰嶺和吊羅山熱帶林區(qū)研究發(fā)現(xiàn)，生物量恢復(fù)受樹(shù)種組成和徑級(jí)結(jié)構(gòu)的顯著影響，大徑級(jí)林木生物量占比隨恢復(fù)時(shí)間顯著增加；隨恢復(fù)時(shí)間增加，速生樹(shù)種的種類(lèi)和數(shù)量逐漸減少，生物量占比下降7%左右；而慢生樹(shù)種則均呈增加趨勢(shì)，生物量增長(zhǎng)20%~32%，演替后期的長(zhǎng)壽命、大徑級(jí)樹(shù)種對(duì)熱帶森林碳儲(chǔ)和碳匯潛力影響較大。Ali等探究中國(guó)東部80個(gè)亞熱帶森林林分結(jié)構(gòu)多樣性、物種多樣性和林齡對(duì)地上碳儲(chǔ)量的直接和間接影響發(fā)現(xiàn)，林分結(jié)構(gòu)多樣性是中國(guó)東部亞熱帶次生林地上碳儲(chǔ)量變化的主要決定因素，保持樹(shù)木胸徑和高度多樣性可能是提高森林地上碳儲(chǔ)量的有效方法。史山丹等和韓營(yíng)營(yíng)等研究發(fā)現(xiàn)，山楊（Populus davidiana）天然次生林群落碳儲(chǔ)量、白樺（Betula platyphylla）天然次生林土壤有機(jī)碳含量和碳密度隨林齡增加明顯，碳匯潛力很大，中齡林為碳儲(chǔ)量增長(zhǎng)迅速期，且能夠持續(xù)較長(zhǎng)一段時(shí)間。魏亞偉等發(fā)現(xiàn)大興安嶺地區(qū)興安落葉松（Larix gmelinii）天然林固碳潛力和總碳儲(chǔ)量隨年齡變化主要與喬木碳儲(chǔ)量有關(guān)，加強(qiáng)喬木碳庫(kù)管理對(duì)未來(lái)增匯具有重要作用。在三江源地區(qū)，大面積分布的高寒灌木林是該區(qū)域的主要碳庫(kù)，灌木層植物碳儲(chǔ)量占到總植被層碳儲(chǔ)量的66.06%，是喬木層的近２倍，加強(qiáng)該地區(qū)灌木林的保護(hù)修復(fù)對(duì)提升固碳能力至關(guān)重要。綜上，天然次生林恢復(fù)與撫育經(jīng)營(yíng)，可通過(guò)改善樹(shù)種組成、徑級(jí)結(jié)構(gòu)、年齡結(jié)構(gòu)和喬灌草空間配置提升森林碳儲(chǔ)量和碳匯。

4.3 擴(kuò)碳

增加森林面積是擴(kuò)碳的第一個(gè)主要渠道，包含造林（afforestation）和再造林（reforestation）2種方式。中國(guó)相繼實(shí)施一系列林業(yè)生態(tài)建設(shè)工程，顯著增加了森林面積和碳匯功能。根據(jù)第九次全國(guó)森林資源清查數(shù)據(jù)，中國(guó)森林覆蓋率已從1949年的8.6%恢復(fù)至2021年的23.04%；人工林面積從1973年的18.71Mhm2增至2018年的79.5Mhm2，占全球現(xiàn)有人工林總面積（291Mhm2）的27.3%。同時(shí)，人工林蓄積量也從1973年的1.6億m3增至2018年的175.6億m3，人工林分別占全國(guó)森林覆蓋率和森林蓄積量二者凈增長(zhǎng)的62.9%和36.2%（國(guó)家林業(yè)和草原局，2019a）。造林（人工林面積增加）對(duì)1973—2008年中國(guó)森林生物量碳匯增加的貢獻(xiàn)率為35%。1977—2018年，森林面積擴(kuò)大比森林生長(zhǎng)對(duì)森林碳匯功能的貢獻(xiàn)比例大（66.73%vs.33.27%），人工林面積擴(kuò)大對(duì)森林碳匯的貢獻(xiàn)大于森林生長(zhǎng)（63.99%vs.36.01%），而天然林中森林生長(zhǎng)的貢獻(xiàn)大于面積擴(kuò)大（57.82%vs.42.18%），且在過(guò)去十年中（2009—2018年）森林面積擴(kuò)大的相對(duì)貢獻(xiàn)已超過(guò)森林生長(zhǎng)。三北防護(hù)林工程和退耕還林還草工程作為典型的造林工程，前者因森林面積增加對(duì)整個(gè)工程區(qū)碳匯功能（生物量和土壤碳庫(kù)）提升的貢獻(xiàn)比例高達(dá)96.8%（2001—2010年），后者因林草面積增加貢獻(xiàn)比例高達(dá)73.2%（2000—2010年），考慮到森林面積增加遠(yuǎn)大于草地面積增加，故后者的貢獻(xiàn)比例絕大部分來(lái)自森林面積增加。近年來(lái)，遙感數(shù)據(jù)（2000—2017年）反演的中國(guó)植被呈明顯變綠趨勢(shì)，其中森林葉面積增加對(duì)植被變綠的貢獻(xiàn)率達(dá)42%，尤其是中國(guó)西南和東北地區(qū)，新增人工造林對(duì)陸地碳增匯貢獻(xiàn)很大，東北地區(qū)1993—2017年森林碳庫(kù)增加的46%~94%來(lái)自人工林?？紤]到中國(guó)森林多為新增的中幼齡林，這些森林碳匯潛力很大，如退耕還林還草工程，預(yù)計(jì)2030和2050年的碳儲(chǔ)量將分別是2010年的3.41和5.59倍。

雖然擴(kuò)大森林面積是增加森林碳匯的重要手段，但未來(lái)中國(guó)也面臨著可造林土地面積有限且造林難度加大的問(wèn)題。目前，估計(jì)中國(guó)森林覆蓋率最大潛力有可能達(dá)到28%~29%，這其中約有39.58Mhm2林地可供造林，但這些土地67%分布在華北、西北干旱半干旱地區(qū)，12%分布在南方巖溶石漠化地區(qū)；此外，還有10Mhm2可用于城鄉(xiāng)造林綠化的非規(guī)劃林地、近10Mhm2需要恢復(fù)植被的廢棄礦山用地等。其他國(guó)內(nèi)外學(xué)者估計(jì)的中國(guó)可造林土地約52.38Mhm2和40.18Mhm2。雖然上述估計(jì)值差異不大，但自2017年以后中國(guó)造林總面積出現(xiàn)明顯下降卻是不爭(zhēng)的事實(shí)。即使假設(shè)所有可造林土地均營(yíng)建新的森林，新造林與現(xiàn)存森林相比，其未來(lái)50年（2010—2060年）的碳匯貢獻(xiàn)比例還是相對(duì)較?。?.5%vs.93.5%）。針對(duì)未來(lái)中國(guó)造林區(qū)規(guī)劃問(wèn)題，Zhang等指出增加森林碳匯功能最適宜的植樹(shù)造林地區(qū)應(yīng)集中在中國(guó)東部即胡煥庸線以東地區(qū)；盡管按照當(dāng)前的氣候變化軌跡，預(yù)計(jì)2070年左右氣候變化會(huì)擴(kuò)大森林潛在適生區(qū)面積33.10Mhm2，但這個(gè)擴(kuò)增區(qū)域還主要集中在胡煥庸線沿線的林草和農(nóng)牧過(guò)渡帶等低適宜造林地區(qū)，邊際土地的低適宜造林地的增匯潛力有限。

提升森林質(zhì)量是擴(kuò)碳的第二個(gè)主要渠道。森林面積增加并不意味著森林結(jié)構(gòu)、功能和質(zhì)量提升，特別是造林設(shè)計(jì)未充分體現(xiàn)適地適樹(shù)原則，或缺乏造林后的林分撫育和長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)管理。多數(shù)人工林以單一樹(shù)種純林為主，與天然林相比，通常具有較低的碳匯、水源涵養(yǎng)、水土保持和生物多樣性保護(hù)功能，較高的水分消耗特征。應(yīng)積極提倡通過(guò)冠下補(bǔ)植補(bǔ)造鄉(xiāng)土闊葉樹(shù)種、固氮樹(shù)種改造人工純林或營(yíng)造多樹(shù)種混交的人工林，有效利用環(huán)境資源產(chǎn)生生態(tài)位互補(bǔ)效應(yīng)，增加人工林生產(chǎn)力，協(xié)同提高森林地上和地下固碳能力，同時(shí)也有利于通過(guò)提高生物多樣性來(lái)適應(yīng)氣候變化，增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)中植被和土壤碳庫(kù)的穩(wěn)定性，并對(duì)極端氣候事件起到積極緩沖作用。值得注意的是，在森林經(jīng)營(yíng)中通過(guò)特定功能樹(shù)種優(yōu)化配置，選擇數(shù)量適中的樹(shù)種豐富度是提升森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量并兼顧生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本的關(guān)鍵。

4.4 碳資源化利用及木質(zhì)產(chǎn)品匯轉(zhuǎn)移

木質(zhì)產(chǎn)品是一個(gè)獨(dú)立于森林之外的碳庫(kù)，在減緩氣候變化方面發(fā)揮著重要作用，且該碳庫(kù)的碳儲(chǔ)量呈不斷增加趨勢(shì)（表6）。碳資源化利用途徑需要考慮采伐后碳的后續(xù)使用壽命（生命周期分析）。如果木材進(jìn)入紙等壽命較短的產(chǎn)品，那么森林碳循環(huán)是一個(gè)相對(duì)平衡的過(guò)程，若再考慮木材加工過(guò)程中的碳排放時(shí)，該過(guò)程可能是一個(gè)碳源。如果木材用于建筑或其他長(zhǎng)期用途，或通過(guò)木材改性和新型木材基復(fù)合功能性材料制備及應(yīng)用，則其中碳固存期可延長(zhǎng)幾十年甚至更長(zhǎng)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)森林碳匯向木質(zhì)產(chǎn)品庫(kù)的匯轉(zhuǎn)移與存續(xù)。因此，實(shí)施積極主動(dòng)的森林撫育采伐及其木質(zhì)產(chǎn)品庫(kù)的碳匯轉(zhuǎn)移，不但有利于森林再生長(zhǎng)并維持高碳匯速率，而且可實(shí)現(xiàn)可再生木質(zhì)產(chǎn)品的高效利用和森林碳匯產(chǎn)品的長(zhǎng)期續(xù)存。此外，利用森林生物質(zhì)生產(chǎn)生物能源，也可確保木材收獲后森林再生的同時(shí)，減少化石能源使用的碳排放來(lái)緩解氣候變化。

5 森林固碳增匯未來(lái)科學(xué)研究的需求和展望

1）加強(qiáng)森林生態(tài)系統(tǒng)固碳機(jī)制和增匯潛力與實(shí)現(xiàn)途徑研究。深入闡明森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯形成及其經(jīng)營(yíng)響應(yīng)機(jī)制，特別是加強(qiáng)森林土壤有機(jī)碳形成和穩(wěn)定性固持機(jī)制研究，研發(fā)不同森林類(lèi)型增匯的經(jīng)營(yíng)技術(shù)體系，評(píng)估氣候變化和森林經(jīng)營(yíng)對(duì)森林增匯潛力的可能影響。構(gòu)建空-天-地一體化森林碳源碳匯計(jì)量監(jiān)測(cè)體系，建立多過(guò)程、多尺度耦合的森林固碳增匯潛力預(yù)估模型，準(zhǔn)確預(yù)估不同氣候情景和不同森林經(jīng)營(yíng)措施情景下中國(guó)森林的碳儲(chǔ)量和碳匯現(xiàn)狀、動(dòng)態(tài)變化和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2）科學(xué)制定未來(lái)森林增匯的造林規(guī)劃。依據(jù)現(xiàn)實(shí)和未來(lái)不同氣候變化情景，科學(xué)預(yù)測(cè)未來(lái)中國(guó)森林及不同造林樹(shù)種的分布區(qū)變化，規(guī)避未來(lái)氣候變化風(fēng)險(xiǎn)并識(shí)別植樹(shù)造林惠益區(qū)域，精準(zhǔn)制定氣候變化背景下的適應(yīng)性造林空間規(guī)劃及適宜造林樹(shù)種或基因型選擇方案；充分利用坡地、荒地、廢棄礦山等國(guó)土空間，科學(xué)推進(jìn)青藏高原生態(tài)屏障區(qū)、黃河重點(diǎn)生態(tài)區(qū)、長(zhǎng)江重點(diǎn)生態(tài)區(qū)、東北森林帶、北方防沙帶、南方丘陵山地帶和海岸帶等大規(guī)模國(guó)土綠化行動(dòng)，優(yōu)先在中國(guó)森林增匯潛力較高的東北、西南和華南區(qū)域大力發(fā)展碳匯林。

3）加強(qiáng)森林適應(yīng)性經(jīng)營(yíng)管理。大力實(shí)施重要生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)重大工程和生物多樣性保護(hù)重大工程，加強(qiáng)中幼林撫育和退化林修復(fù)，嚴(yán)格執(zhí)行林地用途管制制度，著力提升森林質(zhì)量和森林碳匯功能。

全面實(shí)行森林分類(lèi)經(jīng)營(yíng)和森林多功能經(jīng)營(yíng)，利用鄉(xiāng)土闊葉樹(shù)種和固氮樹(shù)種改培人工針葉純林，或與針葉樹(shù)種混交營(yíng)建多樹(shù)種合理組配的人工林，籍以提升人工林生態(tài)系統(tǒng)的碳匯潛力和生態(tài)穩(wěn)定性；通過(guò)適當(dāng)延長(zhǎng)輪伐期和大徑材培育等經(jīng)營(yíng)措施，實(shí)現(xiàn)高價(jià)值木材生產(chǎn)與碳匯功能多目標(biāo)之間有效協(xié)同與權(quán)衡。不斷加強(qiáng)氣候?yàn)?zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控和預(yù)警，重點(diǎn)做好森林防火、有害生物災(zāi)害綜合防治以及森林凋落物和采伐剩余物的管理，努力減少氣候風(fēng)險(xiǎn)和各種災(zāi)害造成的森林碳損失。

4）實(shí)施森林增匯工程。中國(guó)森林未來(lái)還具有較大的增匯潛力和空間。通過(guò)高固碳的林木新種質(zhì)創(chuàng)制和森林固碳增匯經(jīng)營(yíng)技術(shù)的創(chuàng)新，實(shí)施分區(qū)施策、分類(lèi)經(jīng)營(yíng)的森林增匯工程，有望大幅度提升森林碳密度、固碳速率和增匯潛力，特別是提升森林土壤的碳庫(kù)容量、碳固持速率和穩(wěn)定性；編制國(guó)家、省區(qū)及經(jīng)營(yíng)單位森林碳匯提升的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)方案，通過(guò)實(shí)施積極的森林碳資源化利用與木質(zhì)產(chǎn)品庫(kù)轉(zhuǎn)匯并延長(zhǎng)使用周期和存續(xù)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)森林碳匯倍增的期望目標(biāo)。

5）建立森林固碳增匯試驗(yàn)示范區(qū)。積極探索基于自然的森林增匯途徑，通過(guò)各地區(qū)試點(diǎn)開(kāi)展天然次生林經(jīng)營(yíng)、退化森林修復(fù)和高固碳樹(shù)種培育與造林的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及技術(shù)集成示范應(yīng)用，篩選出可推廣的森林固碳增匯及多功能協(xié)同提升的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)模式。堅(jiān)持因地制宜，在適宜人工林培育的地方，積極植樹(shù)造林，恢復(fù)和重建生態(tài)系統(tǒng)；在適宜自然恢復(fù)的地方，充分借助自然演替恢復(fù)林草植被和生物多樣性；在需要人工促進(jìn)自然恢復(fù)的地方，采取封山育林、圍封禁牧、補(bǔ)植更新等人工輔助措施促進(jìn)自然恢復(fù)。構(gòu)建示范區(qū)森林碳匯監(jiān)測(cè)計(jì)量體系，精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)計(jì)量森林碳儲(chǔ)量和碳匯，同時(shí)探索建立健全碳交易市場(chǎng)體系和森林生態(tài)產(chǎn)品價(jià)值的轉(zhuǎn)化機(jī)制。

來(lái)源：林業(yè)科學(xué)