转自：地球平衡与稳态
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摘要：由于树木能够在生物量中积累碳，从而减少人为造成的大气二氧化碳富集，植树造林已成为减缓气候变化的一种流行解决方案。随着全球变暖，树木生长的条件也随之扩大，植树项目已被引入最高北纬地区。然而，一些证据表明，高纬度地区的植树活动对减缓气候变化的影响适得其反。在北寒带和北极地区，植树会因地表暗度增加（反照率降低）而导致净变暖，这抵消了在生物量有限且复原力低的地区进行碳储存可能产生的减缓效应。此外，植树还会扰乱土壤碳库，而土壤碳库储存了寒冷生态系统中的大部分碳，并对北极本地生物群和生计产生负面影响。尽管北方植树可能代表着直接的经济前景，但在北极或大部分北方森林地区，这种方法并不构成有效的气候变暖减缓战略。几十年来，人们一直知道这一点，但随着高纬度地区越来越多地采用鼓励植树的政策，我们警告不要狭隘地关注生物质碳储存。 相反，我们呼吁以系统为导向考虑气候问题的解决方案，这些方案应植根于对影响辐射平衡的一整套相关地球系统过程的理解。这对于避免在北极和北方地区实施无效甚至适得其反的气候变暖减缓战略至关重要。自 50 年前估算出全球植树造林潜力以来，世界各地的植树造林和重新造林行动不断加快。有争议的是，Bastin 等将大片功能良好的开放生态系统确定为适合植树的区域，这导致了最近的严重反弹，尤其是来自在开放的温带和热带生态系统工作的科学家和保护主义者的反弹。这种批评有两层含义：(1) 这些生态系统古老而功能良好，是现存巨型动物物种多样性最丰富的家园；(2) 旱地普遍越来越干旱，因此越来越不适合树木生长。然而，在高纬度地区，气候变暖和二氧化碳（CO2）施肥可以扩大北极地区适合树木生长的区域，并提高北方部分地区的树木生长率。然而，通过树线向北推进而自然实现这一扩大的环境空间的速度要慢于气温上升的预期。尽管如此，鉴于适合树木生长的区域预计会扩大，碳种植业对高纬度地区的兴趣与日俱增。 例如，阿拉斯加州政府通过了鼓励植树的碳抵消立法，土地所有者很容易就采纳了这一立法。格陵兰和冰岛也提出了减缓气候变化的植树倡议。然而，北方植树并不能解决减缓气候变化的问题。下文我们将根据该领域的最新进展，概述主要原因。一些独立的证据表明，在高纬度地区植树往往会加剧气候变暖。在一个概念图中，我们总结了减缓气候变暖能力降低背后的机制如何随着种植园的寿命沿着变化。图1：造林对高纬度气候强迫的直接和间接影响及其在种植园生命周期内的大小生态系统中的碳由地上部分（茎、枝、叶、动物）和地下部分（根、土壤动物和微生物、土壤碳）组成。在北极，很大一部分土壤碳储存在永久冰冻的土壤中，仅在土壤上部 3 米处估计就有800-1580 PgC。这些机制加在一起会大大加速土壤碳的流失，从任何植树项目一开始就会发生，并持续几十年。几十年后，树木生产力的提高最终可能与地下碳损失的增加持平，前提是中间没有发生干扰。然而，任何气候减缓项目都应考虑到可能出现的临时强迫增加的时间因素。对于目前正在进行的北方植树活动来说，这种 “交易成本 ”发生在未来20到40年，也就是我们最需要减缓气候变暖的时候。如果树木长大，野火，干旱和虫害爆发，这些都随着气候变暖而增加，威胁到高纬度生态系统中储存的碳的持久性。一般来说，北方树木，特别是同质同龄林分，当它们达到一定年龄时，很容易受到这种干扰。而本地苔原植物通常更受保护，因为它们的大部分生物量都在地下。
从2018年到2020年，北极火灾几乎占过去二十年北极西伯利亚总烧毁面积的一半。随着野火的面积和强度都在增加，即使没有种植园来为它们提供燃料，在未来几十年里，因火灾而损失的碳量也可能会增加。因此，在高纬度系统的活生物量中储存碳是一种危险的战略。在高纬度地区，扰动状况的加剧尤其迅速，在过去四十年里，极端天气事件的数量和严重程度都大幅增加。
预测到本世纪末的气候变化表明，将对其他决定增长的变量产生严重的连锁效应，特别是土壤湿度的下降。
因此，高纬度生态系统的综合长期净碳储量在植树项目后可能达到与以前相似或更低的水平，但对干扰的敏感性更高，降低了其可预测性。在图1中，我们用“扰动窗口”内的三条可能轨迹（绿色线）说明了这种不确定性对地上碳储量的潜在影响。如果林分替换干扰在这一时间窗内发生较晚或根本没有发生，则地上碳可能达到补偿地下碳损失的水平（长虚线）。然而，如果在干扰窗口早期发生干扰，则生态系统碳可能永远不会达到初始水平（短虚线）。此外，干扰和其他重要的气候反馈之间的相互作用也应该被预期，例如野火和永久冻土融化之间的积极相互作用。
需要注意的是，不同的干扰有不同的结果。例如，昆虫爆发或干旱可能有较小的影响，地上生物量的减少和植被的增加，无论是在规模和持续时间比林取代火灾。最后，应该指出的是，即使在植树后生态系统碳储量达到与植树前相似的水平，干预措施的净气候效应仍会由于减少了温室效应而加剧变暖。
超越碳的气候减缓战略
实现人类活动导致的辐射强迫无净增加--有时被称为 “净零”--仍然是一个巨大的全球性挑战。由于净零通常仅适用于温室气体排放，即侧重于平衡温室气体排放和吸收汇，因此避免温室气体排放增加和清除历史排放中的气体一直是主要关注点。这样做是有道理的，因为减少人类活动产生的排放必须继续作为减缓气候变化的首要任务。然而，如果我们真正以减缓气候变暖为目标，就不能忽视温室气体以外的气候作用力，最近有人呼吁将影响世界能源预算的人类活动的其他效应包括在内，如土地覆盖驱动的反照率变化。高纬度植树造林仍处于起步阶段，因此现在正是重新考虑该地区气候减缓和适应政策与战略的时候。科学早已证明，高纬度植树造林会加剧气候变暖，而且在错误的地方和/或以错误的方式实施，还会对当地的生态系统和生计产生有害影响。幸运的是，该地区还有其他减缓气候变化的战略。事实上，努力保护和恢复具有可持续大型食草动物种群的开阔和半开阔生态系统，可能是减缓气候变化以及主要由林木侵蚀造成的生物多样性减少的最可靠方法，同时还能确保当地社区继续进入和利用景观。在开阔的生态系统中植树造林不仅不是减缓气候变暖的有效战略，还会给世界各地的自然和社会带来风险。在北方地区，当地社区继续利用开阔和半开阔地进行狩猎、放牧、采集和祭祀活动，这引起了人们对通过碳耕作从根本上改变高纬度地区土地植被的担忧。未来的土地利用战略应来自当地社区，以确保这些战略符合许多人复杂的长期目标，而不是少数人的短期经济利益。这一点在世界上产权复杂的地区尤为重要，因为在这些地区，土地的共有权很常见。此外，将开阔的苔原和北方森林转为--主要是单一物种--种植也对生物多样性产生了负面影响。预计在不久的将来，全球对恢复或保持自然原貌的需求将大幅增加。造成这种情况的部分原因是，大公司越来越多地要求公开和减少其碳排放以外的负面环境足迹，另一部分原因是，全球收入不断增加，平均而言，个人愿意为保护生物多样性付费，而与此同时，生物多样性却在迅速减少。因此，保护和恢复功能完善、生物多样性丰富的生态系统可能很快就不仅是一种更可持续的土地利用战略，而且也是一种经济上可行的植树替代方案。总之，北部高纬度地区是一个很好的例子，说明所谓的 “碳隧道视野 ”如何既不利于实现碳耕作项目的主要目标，即减缓气候变暖，也不利于实现其他同样重要的议程，如保护生物多样性和繁荣当地社区。只有通过（1）对地球系统过程的整体理解，（2）不牺牲生物多样性或人类生计，（3）承认可持续解决方案通常是针对特定系统的，才能实现真正可持续的基于自然的气候解决方案。文献参考：Kristensen, J.Å., Barbero-Palacios, L., Barrio, I.C. et al. Tree planting is no climate solution at northern high latitudes. Nat. Geosci. 17, 1087–1092 (2024). 【知识转载，翻译难免有误，详细查看原文，侵权联系删除】投稿、转载、合作、申请入群可在后台留言（备注：姓名+微信号）或发邮件至sthjkx1@163.com
