2024年10月24日，西北农林科技大学水土保持科学与工程学院（水土保持研究所）黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室彭守璋研究员团队在Nature Water上发表题为“Carbon restoration potential on global land under water resource constraints”的研究论文。彭守璋研究员为第一作者，并与中国科学院地理科学与资源研究所余开亮研究员为共同通讯作者。麻省理工学院César Terrer教授，隆德大学Benjamin Smith教授，法国气候与环境科学实验室Philippe Ciais教授，西北农林科技大学博士研究生韩庆功、南佳岚，查普曼大学Joshua B. Fisher教授，内布拉斯加州立大学林肯分校陈亮教授以及西北农林科技大学邓蕾研究员为论文共同作者。
恢复现有生态系统到其自然水平是缓解气候变化的重要自然解决方案。针对目前全球陆地碳恢复潜力评估中尚未考虑生态系统最大化固碳对水资源的需求与人类用水需求之间的竞争关系，导致当前陆地碳恢复潜力（定义为可实现的最大碳储量）可能被高估的问题，本研究使用一个基于机理过程的动态植被模型，并结合长期土地利用与管理数据和考虑陆-气反馈的蒸发再循环过程，估算与陆地生态系统碳恢复相关的水资源需求。研究表明，通过近自然生态恢复（即以潜在自然植被为参照开展恢复）可在全球陆地实现约396 Pg的固碳潜力（图1），但同时会使全球人均可用水资源减少26%，这对水资源紧张和人口密集地区的水资源安全构成了相当大的风险（图2）。如果人类用水得到保障，当前时期可实现的固碳潜力将减少三分之一（从396 Pg降至270 Pg）（图3）。在未来SSP119-SSP585气候情景下，考虑气候、大气CO2、土地利用和人口变化的预测表明，水资源约束下本世纪末的固碳潜力为274–302 Pg，其中，中国固碳潜力最大（45 Pg）。本研究评估了碳固存目标与水资源安全之间的权衡和协同作用，支撑了生态系统恢复战略的可持续实施。
图1 全球陆地碳恢复潜力与相应水资源变化（1993-2022）
图2 碳恢复前后各国人均可用水资源及其变化（1993-2022）
图3 水资源约束下碳恢复潜力实现框架（1993-2022）
荷兰瓦赫宁根大学Teuling教授对本研究进行了高度点评：“Peng等基于机理过程模型首次提出了国家尺度上生态系统恢复对可用水资源影响的全球分析”。相关评述以News&Views的形式与本研究同时在线发表于Nature Water期刊（https://www.nature.com/articles/s44221-024-00328-0）。
本研究得到了第二次青藏高原综合科学考察研究（2022QZKK0101）、国家自然科学基金（U2243226, 42077451, U2243225）等项目的联合资助。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s44221-024-00323-5
