南京信息工程大学乐旭教授与廖宏教授团队，近日在Science Bulletin 2024年第16期发表题为“Large potential of strengthening the land carbon sink in China through anthropogenic interventions”（人为干预增强中国陆地碳汇的巨大潜力）的研究论文。基于多源观测与数值模拟相结合，揭示了植树造林、臭氧污染控制和策略性凋落物移除等人为干预措施对增强我国陆地碳汇的巨大潜力。
图1 近中性排放情景下2060年我国陆地碳汇强度以及三种人为干预措施的增汇潜力
已有研究提出了许多基于自然的解决方案来增加生态系统的碳吸收。其中，植树造林（包括造林和再造林）显示出了最大的潜力。然而，考虑到森林扩张受水分和养分限制，有必要探索替代解决方案。
该研究评估了两种替代方法——臭氧污染控制和凋落物移除——在增强中国陆地碳汇中的潜力。地表臭氧是一种强氧化性空气污染物，会削弱植物光合作用并导致农作物减产。前人研究表明，降低臭氧污染能显著恢复生态系统生产力，但其对区域碳汇的增益作用尚不明确。地上凋落物由枯死的叶片、小枝、树皮等组成。这些碎片通常在1~3年内分解，导致土壤有机碳的增加和异养呼吸（土壤碳排放）的增强。虽然凋落物移除可能对土壤有机碳积累有负面影响，但野外实验表明它通过减少土壤呼吸有助于降低整个生态系统的碳损失。
该研究利用耶鲁动态植被模式YIBs预估了2060年中国陆地碳汇的变化。采用最新的土地覆盖变化（LCC）数据，以反映近几十年来中国森林面积的增长趋势，并分别假设以快、中、慢三种造林速度延续到2100年。研究共计进行了1152组模拟试验，每组模拟运行250年，分别考虑不同的气候变化、二氧化碳增长、臭氧污染浓度、植树造林速率、凋落物移除比例等对陆地碳汇的影响。气象驱动数据来自4个共享社会经济路径（SSPs）下16个气候模式。
模型估算当代中国陆地碳汇为每年4.8 亿吨碳。如不采取任何干预措施，在SSP1-2.6这一接近中性排放情景下, 到2060年我国陆地碳汇预估为每年2.3 亿吨碳。其中，二氧化碳施肥效应减弱是未来陆地碳汇相比当代降低的主要原因。通过科学的人为干预，该情景下未来陆地碳汇可达到每年4.7~5.7 亿吨碳。其中额外增长的碳汇分别来自植树造林贡献的1.2 亿吨碳，臭氧污染控制贡献的0.7亿吨碳，以及人工林20%凋落物移除贡献的0.6~1.6 亿吨碳。最终2060年陆地碳汇可以消纳SSP1-2.6情景下中国90%~110%的残余人为碳排放。
随着超过70个国家承诺在2050~2070年实现净零排放，最近预估结果显示2100年全球增温可以限制在工业革命前水平的2ºC以内，这与SSP1-2.6情景假设的升温路径非常相似。然而，即使在这样一个绿色情景下，我国净碳排放也不为零。为实现碳中和，除了提高能源利用效率并发展可再生能源外，还需要负排放技术。该研究表明，对生态系统的人为干预可以作为增强中国碳汇的重要负排放措施，这将成为国家实现碳中和目标的有力保障。
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https://doi.org/10.1016/j.scib.2024.05.037
