研究概述
这篇文章研究了中国南方经过二十年大规模造林后的碳汇能力变化与未来潜力。中国南方一直是全球重要的碳汇区域，随着持续的植树造林与生态恢复措施，该地区的森林碳储存能力显著提升。然而，研究表明，尽管短期内造林对碳汇能力提升有显著效果，随着森林逐渐成熟，其碳汇能力开始趋于饱和。文章通过分析2002年至2017年期间的遥感数据和模型预测，评估了当前的碳汇水平与未来的潜在碳储存空间，并为政策制定者提供了进一步生态修复和管理的科学依据。
主要结论
在2002年至2017年，中国南方的造林活动共吸收了大约2.34亿吨碳，占该地区碳储存潜力的73%。尽管这一结果表明碳汇能力显著提升，但研究显示，碳汇增长速率已开始放缓，特别是在老龄森林区，碳储存能力已达到约89%的上限。新造林区虽然仍在增加碳储存，但总体趋势表明，碳汇饱和现象将在未来数十年内进一步加剧。
图1：研究区域与森林类型的数据来自Tong等人（2020）。老森林是指2002-2017年期间存在的森林，新森林是指2017年存在但2002年不存在的森林，潜在森林是指2002-2017年间未被森林覆盖的区域。农田、城市区域及青藏高原东南缘被排除，显示为白色区域。
研究将区域划分为老森林、新森林和潜在森林，分析了各类森林的碳汇贡献。结果表明，新森林的碳储存能力增加最为明显，年均每公顷减少2.59吨碳，已实现其碳储存潜力的71%。而老龄森林的碳汇能力趋于饱和，未来的碳吸收量将逐渐减少。相比之下，潜在森林区域的碳储存开发率仅为43%，这表明该区域在未来仍有很大的发展潜力，特别是在曾经进行农业或采矿活动的土地。
图2：研究区域碳汇潜力。图(a)展示了2017年达到的碳承载能力百分比，农田和城市区域被遮蔽，背景图像来自Google Earth。图(b)显示了2002年和2017年观测到的碳密度与潜在碳密度的平均值，误差棒反映了5次模型运行之间的差异。图(c)展示了年尺度上的观测碳储量和潜在碳储量，右侧y轴表示2002-2017年期间达到的碳承载能力比例，年数据上拟合了多项式回归。
研究发现，云南-贵州高原、南岭山脉及广东沿海是未来碳汇增长的关键区域。由于这些地区目前的开发程度较低，具备更大的碳储存潜力。研究建议，这些区域应被优先纳入未来的生态修复计划，以最大限度提高碳汇能力。尤其是高海拔地区，植被的恢复可能会显著增强碳储存，减缓气候变化对这些区域的影响。
图3：不同森林类型的潜在碳汇能力。图(a)展示了2017年不同森林类型达到的碳承载能力百分比，高值反映了植被的成熟状态，背景图像来自Google Earth。图(b)显示了2002年和2017年不同森林类型的观测碳密度和潜在碳密度的平均值，误差棒反映了5次模型运行之间的差异。图(c)展示了2002年和2017年不同森林类型中具有未饱和碳潜力区域的比例。图(d)则展示了2002年和2017年不同森林类型的潜在碳储量及其碳承载能力百分比。
图4：不同分类下的平均碳密度值。图(a)展示了不同地形类型的碳密度值，图(b)展示了不同人类影响强度下的碳密度，图(c)展示了不同土壤类型的碳密度，图(d)展示了不同气候带的碳密度。图(e)显示了不同年均降水量（MAP）下的碳密度，图(f)展示了不同坡度下的碳密度，图(g)展示了不同海拔高度（基于数字高程模型）的碳密度，图(h)展示了不同年均温度（MAT）下的碳密度。观测值加上潜在碳密度共同构成了碳承载能力。
研究方法
该研究表明，经过二十年的植树造林，中国南方的碳汇能力大幅提升，但未来的碳储存潜力将逐渐趋于饱和。要实现更长期的碳汇目标，需要聚焦于潜在森林的恢复与管理，并通过创新的生态修复技术进一步挖掘碳储存空间。然而，尽管造林是有效的碳减排手段，长期而言，全球气候变化的减缓仍需依赖于减少温室气体排放和更广泛的气候治理行动。
Zhang, X. M., Brandt, M., Yue, Y. M., Tong, X. W., Wang, K. L., & Fensholt, R. (2022). The carbon sink potential of southern China after two decades of afforestation. Earth's Future, 10(12), e2022EF002674.
本公众号学术论文解析仅用于学习交流，不代表任何官方立场。学术论文的解析是基于我们对相关领域的理解和研究，不构成专业的学术建议或决策依据。文中涉及到的论文版权归属原作者和出版机构。我们仅在合法范围内进行解析和分享，如有侵权行为，请及时联系我们进行处理。
