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我国陆地生态系统固碳家底首次摸清(解码·发现)

日前,中科院植物所前所长、北京大学教授方精云院士和中科院地理与资源所副所长于贵瑞研究员领衔的“应对气候变化的碳收支认证及相关问题”专项(简称“碳专项”)之“生态系统固碳”项目群团队,在系统调查了中国陆地生态系统(森林、草地、灌丛、农田)碳储量及其分布等基础上,经过深入挖掘和分析,取得了一系列突破性进展。4月17日,研究团队正式发布了这一系列原创性重大成果。

方精云表示,研究表明中国陆地生态系统在过去几十年一直扮演着重要的碳汇角色。其中,中国森林生态系统是固碳主体,贡献了约80%的固碳量。同时,研究还首次在国家尺度上通过直接证据证明人类有效干预能提高陆地生态系统的固碳能力。

系列成果以专辑形式于北京时间4月18日正式发表在国际著名学术期刊《美国科学院院刊》(PNAS)上。这是我国科学家(也是发展中国家科学家)第一次在《美国科学院院刊》以专辑形式系统、集中地发表研究成果,凸显了我国科学家在全球碳循环及碳收支研究方面的国际领先地位。

减缓二氧化碳浓度升高,利用陆地生态系统是最为经济可行的途径

以全球变暖为主要特征的全球气候变化,受到世界各国高度关注。人类使用煤炭、石油、天然气等化石燃料所导致的以二氧化碳为主的温室气体排放被公认为是引起全球变暖的主要原因。为此,2016年11月4日正式生效的《巴黎协定》中明确要求,世界各国要以“自主贡献”的方式参与全球应对气候变化行动来降低温室气体排放,减缓全球升温速率。

据介绍,目前减缓二氧化碳浓度升高主要有两种途径,一是人为节能减排;二是调节自然生态系统固碳。方精云说:“陆地生态系统通过植被的光合作用吸收大气中的大量二氧化碳。利用陆地生态系统固碳,是减缓大气二氧化碳浓度升高最为经济可行和环境友好的途径。因此,如何提高陆地生态系统碳储量和固碳能力,既是全球变化研究的热点领域,也是国际社会广泛关注的焦点。”

2011年,中国科学院启动了“碳专项”。该专项的一个核心内容就是深入研究中国陆地生态系统碳收支特征、时空分布规律以及国家政策的固碳效应,这既符合《巴黎协定》要求,又能缓解中国能源消耗和温室气体排放量持续增加的趋势难以逆转的压力,为我国经济转型发展、国际气候谈判提供科学支撑。

在5年的项目执行期间,来自中科院及高校、部委所属35个研究院所的350多名科研人员,系统调查了中国陆地生态系统碳储量及其分布,调查样方1.7万多个、累计采集各类植物和土壤样品超过60万份。方精云说:“我们对所有采集数据,统一汇交整理、统一控制数据质量、统一进行数据挖掘,从多个层面系统深入地分析了中国陆地生态系统碳源汇特征、驱动因素以及相应的生态系统功能,最终取得了一系列重大成果。”

在国家尺度上证明人类有效干预能提高陆地生态系统固碳能力

PNAS以专辑形式,共发表了项目群的7篇研究论文,全面、系统地报道了中国陆地生态系统结构和功能特征及其对气候变化、人类活动的响应,量化了中国陆地生态系统固碳能力的强度和空间分布,以及生物多样性和大尺度养分条件对生态系统生产力的影响。

其中,代表性的研究成果有四项:

一、中国陆地生态系统在过去几十年一直扮演着重要的碳汇角色。例如,在2001—2010年期间,陆地生态系统年均固碳2.01亿吨,相当于抵消了同期中国化石燃料碳排放量的14.1%;其中,森林生态系统是固碳主体,贡献了约80%的固碳量,而农田和灌丛生态系统分别贡献了12%和8%的固碳量,草地生态系统的碳收支基本处于平衡状态。

二、首次在国家尺度上通过直接证据证明人类有效干预能提高陆地生态系统的固碳能力。例如,包括天然林保护工程、退耕还林工程、退耕还草工程、长江和珠江防护林工程等在内的我国重大生态工程和秸秆还田农田管理措施的实施,分别贡献了中国陆地生态系统固碳总量的36.8%(7.4千万吨)和9.9%(2.0千万吨)。

三、首次在国家尺度上开展了群落层次的植物化学计量学研究,验证了生态系统生产力与植物养分储量间的正相关关系,揭示了植物氮磷元素的生产效率。

四、首次揭示了生物多样性与生态系统生产力和土壤碳储量之间的相关关系,证实了增加生物多样性不仅能提高生态系统的生产力,而且可以增加土壤的碳储量。

此外,研究还揭示,中国陆地生态系统碳密度低于同等气候条件下的其他地区,依然有很大的固碳潜力。

为我国生态文明建设提供了重要的本底数据

PNAS是国际最权威的学术刊物之一,在资源和生态环境领域,其影响力与英国的《自然》和美国的《科学》齐名。在这个刊物上以专辑形式,全面、系统地发表研究成果,不仅是中国首次,在亚洲也是首次。该成果的发表彰显了中国科学家在碳循环、全球变化、生态系统生态学等领域的国际地位,体现了中国科学家在该领域的研究从国际跟踪和并行到领跑的飞跃。

在全球气候变化的国际谈判中,谁掌握了科学数据,谁就掌握了谈判的主动权。该系列研究成果的发布,不仅准确地评估了我国陆地生态系统固碳能力,为生态系统固碳能力测算这一科学难题提供了解决方法,更为国家决策和国际谈判提供了扎实的科学依据。

在几年的研究当中,科学家们发现,中国碳排放长期以来被高估了,而生态系统的固碳能力则被低估了。“碳专项”的此次调查研究就是为了搞清楚中国碳收支的“家底”。

中国科学院副院长丁仲礼说:“从某种程度上来讲,碳排放权就等于发展权。中国是一个负责任的大国,但中国也要维护自己的发展权,中国人民有追求更美好生活的权利。在国际谈判的博弈中,我们要用科学数据来说话。”

此外,该项成果为人类干预促进生态系统碳吸收提供了新的见解,为正在经历类似经济和社会变革的其他国家提供了有益的经验和启示。

美国科学院院士因德尔·M·维尔马评价说:“该研究非常重要,通过实例证明了生态恢复工程在减缓全球气候变暖过程中可以扮演重要的角色。”

项目群系统规范调查了1.7万多个样方,是继国际生物圈计划之后,当今世界范围内最大的野外调查计划。方精云说:“这为研究中国植被生产力、碳收支以及生物多样性的宏观格局提供了大量野外实测数据,也为我国国土资源规划、保护与利用,以及生态文明建设和‘美丽中国’愿景实现提供了重要的本底数据。”记者 吴月辉

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