Sep 2024, Volume 11 Issue 3
· 第一篇 ·
▎论文ID
Cite this article :
Lei DENG, Haitao HU, Jiwei LI, Xue LI, Chunbo HUANG, Zhijing YU, Hailong ZHANG, Qing QU, Xiaozhen WANG, Lingbo DONG, Zhouping SHANGGUAN. Pursuing the goal of carbon neutrality in China: path for realization of carbon sequestration in planted forests. Front. Agr. Sci. Eng., 2024, 11(3): 355-366 https://doi.org/10.15302/J-FASE-2023534
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人工林是一种重要的森林资源，对减缓气候变化和碳固存做出了重大贡献。随着我国人工林面积和蓄积量的增加，出现了结构不合理、生产力低下、生态功能受限、生态稳定性下降等问题，降低了人工林持续固碳的能力。本文通过分析人工林建设和发展现状，概述了人工林碳固存的发展轨迹及其相关效益，阐明了人工林碳固存和减缓气候变化的策略，总结了人工林存在的问题。本文强调，加强人工林碳汇的迫切需要，并提出了我国人工林的管理和发展策略。未来，需要将科学理论应用于实践，开发多目标管理优化模型，促进人工林高质量发展。这将包括建立具有凝聚力的全国碳交易市场，提高碳汇预测水平，确定植树造林和再造林的优先区域，以更好地服务于我国实现“碳达峰”和“碳中和”的国家战略。
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在全球气候变暖的背景下，国际社会应对气候变化的合作日益紧密。作为负责任大国，我国积极倡导和践行全球气候治理。经过长期努力，我国基本扭转了CO2排放快速增长的局面。但是，目前我国CO2排放量仍居世界首位，未来大幅减排的压力巨大。因此，在大力减排的同时，也需要基于自然的解决方案 (NbS) 以增加固碳。林业作为NbS的重要路径，不仅可以增加森林来服务我国碳中和目标和适应气候变化进程，而且可以为改善全国生态状况、实现可持续发展、建设生态文明和美丽中国创造更好的生态条件。上世纪70年代以来，我国先后启动了一批重大生态建设工程，在陆地生态系统功能修复和碳汇功能方面发挥着巨大作用，是实现生态文明建设和碳中和目标的重要途径。然而，由于缺少人工林碳汇功能演变规律、固碳效益以及增汇减排路径与效益方面的综合分析，对森林碳汇在实现碳中和目标过程中的作用和实现路径未达成共识，尚没有形成系统的理论体系。基于此，本文在总结和分析现有人工林建设的基础上，综述了人工林固碳动态演变规律，碳增汇减排路径与效益等，并对人工林增汇减排存在的问题进行总结，提出了未来的解决方案，以期推动对林业领域碳增汇潜力的认识，更好地服务于我国碳中和目标。
森林生态系统碳储量约占全球陆地生态系统中碳的储存量的一半。森林碳汇功能的优点是，在减排方面比其他方法更经济、更高效。森林光合作用、呼吸和大气之间的年碳交换占陆地生态系统年碳交换的90%左右，对全球碳循环和碳平衡以及全球气候调控做出了相当大的贡献。因此，森林是减缓气候变化努力的关键因素。
全国人工林面积7954.28万公顷，占森林面积的32.94%，占国土面积的8.31%。对比分析表明，全国人工林保存面积和蓄积都实现了连续40年稳步快速增长，而人工林面积增长速度放缓 (图1)。人工林从幼龄林到过熟林面积逐渐减少，龄组面积结构呈典型的反“J”型分布，幼中龄蓄积量略大于近成过熟林蓄积量 (图2)。
图2 按龄组划分的人工林面积（a）和现有蓄积量（b）分布。
You，幼龄林；Mid，中龄林；PreM，近成熟林；Mat，成熟林；PostM，过熟林。
随着植树造林的继续，森林碳储量在生长前期迅速增加，然后趋于稳定，呈Logistic增长曲线。总体而言，森林碳储量随着人工林的不断增长而增加。此外，林下凋落物碳储量随时间增加，呈先增加后趋于稳定的趋势。人工林土壤碳储量的动态变化有三种可能的情况：增加、减少或无变化。特别注意的是，混交林具有更好的土壤固碳能力；初始土壤有机碳含量越高，造林后土壤平均固碳率越低。
从1970年到2000年，中国森林生物量碳储量增加了40%。2001–2010年，天保工程、退耕还林 (草) 工程、三北防护林工程、速生丰产林建设工程和京津风沙源治理工程森林生物量碳储量年均增加72.8 Tg，占全国森林生物量固碳速率的63.4%–71.2%，占全球所有植被修复工程碳汇总量的25%。
首先，通过技术创新驱动固碳增汇。一是通过造林扩大森林面积、提高森林覆盖率；二是提高单位面积森林的蓄积量和生长量 (图3)。在具有植树造林的国土和水文条件下，前者是主要方式；在造林空间有限的情况下，后者是根本方式。我国通过数十年植树造林，“扩大森林面积、提高森林覆盖率”的潜力已十分有限。为了更好的服务双碳战略，要进一步把森林固碳的重心转向“提高单位面积森林的蓄积量和生长量”的方式上来。
其次，通过制度创新驱动固碳增汇。理论上讲，增加一个单位碳汇的价值等于减少一个单位碳源的价值。因此，将森林碳汇纳入碳市场，是碳市场区别于其他资源与环境市场的重要方面。只要碳市场基本完善，森林固碳增汇的收益预期就相对明确，对照森林固碳增汇的成本就可判断是盈利还是亏损。据此，可建立起“”林地流转—碳汇收储—基地经营—平台交易—收益反哺”的全链条体系 (图4)。
虽然我国在造林规模上居全球首位，但随着人工林逐渐趋近成熟林，人工林的持续固碳面临着重大挑战。主要包括：(1) 造林空间减小，扩大总量难度加大。(2) 耕地造林面积较大，面临逆转风险；(3) 总体质量不高，生产力较低。(4) 木材依存度增加，供需矛盾突出；(5) 超强度采伐严重。因此，为了更好地发展和保护人工林，持续提升其碳汇功能，针对目前人工林面临的问题，亟需开展如下工作。
图5 森林间伐对植被和土壤的正负效应。
SMC，土壤含水率；ST，土壤温度；SOC，土壤有机碳；DOC，土壤可溶性有机碳；MBC，土壤微生物量碳；AGC，乔木地上生物量碳储量；DBH，林分平均胸径；H，平均树高；UVC，林下植被生物量碳储量；LBC，凋落物生物量碳储量；和FRC，细根生物量碳储量。
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在全球气候变化的背景下，针对我国人工林固碳增汇经营中存在的问题和新时期社会对森林期望与需求的新变化。我国人工林经营发展战略和对策正从注重人工林面积扩张转变为人工林生态系统服务的质量和效益提升，发展优质、高效、稳定、可持续的多功能人工林已逐渐成为一种主流趋势。另外，在我国“碳中和”目标实施背景下，不仅要建设全国统一的碳交易市场，还要完善不同区域、不同森林类型的固碳潜力预测，提出造林和再造林的优先区域，更好地服务我国“双碳”战略。
编辑 | 唐静月 李云舟
审稿 | 许建香
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