文献简介
篇名：Contributions of ecological restoration policies to China’s land carbon balance
发表时间：2024年
期刊：Nature Communications
作者信息：通讯作者为来自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）的岳超研究员和北京大学的朴世龙院士
原文来源：https://doi.org/10.1038/s41467-024-54100-9
推荐理由
发挥土地部门在减缓气候变化方面的潜力，就必须有针对性地改变土地管理方式。然而，过去的管理变化对当前全球和区域碳循环的贡献仍然不清楚。该研究使用植被模型来揭示生态恢复政策组合如何通过发展反事实的“无政策”情景来影响中国的陆地碳平衡。按照传统的政策，假设自1980年以来气候和大气二氧化碳（CO2）没有变化，中国土地部门在2001-2020年将成为每年排放0.11Pg碳的碳源，这与现实中每年吸收175.9Tg碳的碳汇形成了鲜明对比。约72.7%的这种差异可归因于土地管理变化，包括造林和再造林（49.0%）、木材采伐减少（21.8%）、防火和灭火（1.6%）和草地禁牧（0.3%），其余27.3%来自大气CO2（42.2%）和气候（-14.9%）的变化。研究结果强调了积极的土地管理在中国实现“碳中和”的潜力。
主要内容
该研究采用动态全球植被模型（DGVMs）和因子模拟的方法研究生态恢复政策对中国碳平衡的重要贡献。该研究使用改进的ORCHIDEE模型，克服了以往忽略大多数管理活动的障碍，使其包括造林/砍伐森林，森林轮作、木材和薪材的提取和草地放牧等。然后，采用反事实方法，开发了“无政策”情景，通过对比Sactual（实际情景）和Sbaseline（无政策情景），量化了土地管理改变在中国当代陆地碳平衡中的作用。研究发现过去40年来森林扩张、减少木材采伐和火灾控制主导了碳汇增长，并强调为了维持当前碳汇规模，需要进一步的造林和再造林；尽管环境变化对碳吸收的贡献有限，但通过动态全球植被模型（DGVMs）验证的管理政策显著提升了碳汇潜力，提示未来需要更全面的管理策略和模型改进。
（1）生态恢复政策的土地利用效应
1978年改革开放前，我国自然生态系统退化达到历史最高点，中国政府启动了一系列生态恢复工作（图1a），包括五个方面：植树造林或再造林、减少木材收获、减少农村薪材开采、禁牧和减少森林火灾造成的烧毁面积。生态恢复政策对这五个方面的影响进行了量化，并与“无政策”情景的结果进行了比较（图1）。1981-2020年，森林总面积增长达到0.90（0.81-0.99）Mkm2（1Mkm2 = 106km2），增长了67.7%（60.9–74.4%）（图1b）。然而，政策驱动的森林增长未被考虑，对于“无政策”情景，假定森林面积从1981年开始保持不变。
中国的土地管理变化对陆地碳平衡具有显著影响。72.7%的差异可归因于土地管理的变化，其中49.0%的差异由造林和再造林贡献，21.8%的差异由减少木材采伐贡献，0.3%的差异由禁牧贡献，1.6%的差异由森林防火和灭火贡献。环境条件的变化贡献了27.3%，其中42.2%来自大气CO2增加的正贡献，部分抵消了-14.9%来自气候变化的负贡献（图2b）。此外，研究发现造林和再造林增加了森林面积，而木材采伐和森林火灾的减少主要使老龄次生林通过自然生长恢复。
与1961-1980年的循环气候相比，1981-2020年的气候变化对中国陆地碳汇的贡献在前20年表现为正贡献，而后20年转变为负贡献（图2c）。这种气候贡献的时间变化似乎主要是由降水和地表空气湿度的变化所驱动的，因为1981-2020年的年均地表空气温度在很大程度上高于1961-1980年的值。ORCHIDEE模拟显示，中国陆地碳平衡变化与年降水量变化呈显著正相关，与地表空气湿度变化呈正相关，但不显著，而与年地表空气温度变化呈显著负相关。
（2）管理和环境贡献的空间格局
Sactual（实际情景）揭示了以森林生态系统为主的广泛碳汇。中国东北地区存在零星的碳源，主要集中在农田区，而西藏和四川地区的碳源主要集中在放牧草地。相反，Sbaseline（无政策情景）显示几乎整个国家都有广泛的碳源（图3b）。因此，Sactual和Sbaseline模拟之间的差异，即土地管理和环境条件变化的贡献，显示了广泛的碳汇效应（图3c）。
与1961-1980年相比，2001-2020年气候条件的变化主要表现为碳源效应，其空间格局与降水和地表空气湿度的变化大体一致，而与气温的变化不一致。中国西南和华北地区降水的减少导致总光合吸收显著减少，解释了气候变化对这些地区陆地碳汇的负面影响。尽管较高的降水和增温增加了中国东北部和东南部的生态系统生产力，但这种增加在很大程度上被不断增长的生态系统呼吸抵消，从而导致陆地碳汇的减少，表明人为气候变暖总体上减少了全球热带和温带地区（包括中国）的陆地碳汇。
中国的土地管理变化和环境条件对陆地碳平衡有显著的空间影响（图4）。从区域分布来看，中国南方（西南、华南、东南）三个区域占全国总效应的60%以上，贡献最大的是西南（89.9Tg C yr-1），其次是东南51.8Tg C yr-1和华南37.2Tg C yr-1。中国北方3个区域的贡献相当，华北为24.8Tg C yr-1，东北为32.7Tg C yr-1。在中国北方（西北、华北、东北）区，大气CO2浓度增加的贡献最大，而在中国南方，造林和再造林是最重要的因素。西北地区是唯一一个环境变化的贡献超过土地管理政策的地区，气候变化做出了积极的贡献4.5Tg C yr-1，这是由于水资源可利用性的改善。在东北地区，森林火灾扑救对碳汇增加的贡献为6.1%，主要是由于烧毁面积的显著减少。
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文字：刘梦璇
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