科研人員對土壤進行取樣。(中國科學院供圖)
我國生態系統固碳“清單”出爐—— 尋蹤“碳”秘有了中國依據
本報記者 郭靜原攝
以全球變暖為主要特征的氣候變化，是當前全人類生存和發展所面臨的嚴峻挑戰。作為世界第二大經濟體和最大能源消費國，中國已位居全球碳排放首位，節能減排壓力愈發明顯。因此，一張科學嚴謹、具有說服力的碳清單，將是我國在應對氣候變化國際談判上贏得主動的重要保障
北京時間4月18日凌晨3時，中國科學院戰略性先導科技專項“應對氣候變化的碳收支認證及相關問題”(以下簡稱“碳專項”)之“生態系統固碳”項目群系列研究成果，以專輯形式發表在國際權威學術刊物《美國科學院院刊》上。這一舉動不僅是中國首次，在亞洲也尚屬首次，在國際上也十分少見。我國生態系統的碳儲量和固碳能力究竟幾何?研究取得了哪些進展?經濟日報記者采訪了相關專家學者。
應對形勢愈發緊迫
由于能源消耗和溫室氣體排放量持續增加的趨勢難以逆轉，我國正面臨溫室氣體減排或限排的巨大壓力
人類使用煤炭、石油、天然氣等化石燃料所導致的以二氧化碳(CO2)為主的溫室氣體排放，被認為是引起全球變暖的主要原因。為此，2016年11月4日正式生效的《巴黎氣候變化協定》中明確要求，世界各國要加強對氣候變化威脅的全球應對，推動各方以“自主貢獻”的方式參與全球應對氣候變化行動，以此來降低溫室氣體排放，減緩全球升溫速率。
作為負責任的大國和《巴黎氣候變化協定》締約方，近年來，中國從轉變經濟發展模式和保護生態環境的需要出發，制定了“調整經濟發展模式、促進節能減排技術進步、增強生態系統碳匯功能”的戰略思路，并在降低能耗和減少溫室氣體排放方面，取得了舉世矚目的成績。
然而，為滿足人民對美好生活需求的持續提升，中國能源消耗和溫室氣體排放量持續增加的趨勢難以逆轉，勢必面臨履行《巴黎氣候變化協定》中溫室氣體減排或限排的巨大壓力。
值得關注的是，利用陸地生態系統固碳，是減緩大氣CO2濃度升高最為經濟可行和環境友好的途徑。“隨著化石燃料的大量使用，中國的碳排放量仍在不斷增長，當前應對氣候變化的任務是緊迫的。”碳專項“生態系統固碳”項目群首席科學家之一、中國科學院植物所前所長方精云院士指出，如何提高陸地生態系統碳儲量和固碳能力，既是全球氣候變化研究的熱點領域，也是國際社會廣泛關注的焦點。
2011年1月，中國科學院率先啟動了碳專項。其中的一個核心內容，就是通過系統調查和觀測中國各類生態系統的碳儲量和固碳能力，來深入揭示中國陸地生態系統碳收支特征、時空分布規律以及國家政策的固碳效應，從而為我國經濟轉型發展、氣候談判提供科學支撐。
方精云介紹，此次項目群發表的7篇研究論文全面、系統地報道了中國陸地生態系統結構和功能特征及其對氣候變化、人類活動的響應，量化了中國陸地生態系統固碳能力的強度和空間分布，以及生物多樣性和大尺度養分條件對生態系統生產力的影響，取得了一系列原創性重大成果。
中國陸地生態系統碳收支系列重要成果發布會現場。(中國科學院供圖)
多個首次實現領跑
該研究首次在國家尺度上直接證明了人類有效干預能提高陸地生態系統的固碳能力，證實了增加生物多樣性可以增加土壤的碳儲量……
要摸清我國“碳收支”的家底，不僅得管“支出”，從源頭做起節能減排;還得看“收入”，增強生態系統固碳。專家指出，我國生態系統的固碳能力往往被低估了。
“事實上，中國陸地生態系統在過去幾十年一直扮演著重要的碳匯角色。”方精云介紹，例如在2001年至2010年期間，陸地生態系統年均固碳2.01億噸，相當于抵消了同期中國化石燃料碳排放量的14.1%。其中，中國森林生態系統是固碳主體，貢獻了約80%的固碳量，而農田和灌叢生態系統分別貢獻了12%和8%的固碳量，草地生態系統的碳收支基本處于平衡狀態。
所謂“碳匯”，是指通過植樹造林、森林管理、植被恢復等措施，利用植物光合作用吸收大氣中的CO2，從而減少溫室氣體在大氣中濃度的機制。“生態系統的固碳能力主要依靠植物的光合作用，將大氣中的CO2轉化為碳水化合物，并以有機碳的形式固定在植物體內或土壤中。”方精云說。
據悉，該研究首次在國家尺度上通過直接證據證明了人類有效干預能提高陸地生態系統的固碳能力。例如，我國重大生態工程(如天然林保護工程、退耕還林工程、退耕還草工程以及長江和珠江防護林工程等)和秸稈還田農田管理措施的實施，分別貢獻了中國陸地生態系統固碳總量的36.8%(7.4千萬噸)和9.9%(2.0千萬噸)。
不僅如此，該研究還首次在國家尺度上開展了群落層次的植物化學計量學研究，驗證了生態系統生產力與植物養分儲量間的正相關關系，揭示了植物氮磷元素的生產效率;首次揭示了生物多樣性與生態系統生產力和土壤碳儲量之間的關系，證實了增加生物多樣性不僅能提高生態系統的生產力，還可以增加土壤的碳儲量。
“這些研究成果證明，中國這么多年來為生態環境所做的努力，的確使生態環境向好的方向演化。”方精云表示，該成果的發表彰顯了中國科學家在碳循環、全球變化、生態學等領域的國際地位，體現了我國科學家在該領域的研究從國際跟蹤和并行到領跑的飛躍。
翔實數據破解難題
在這一當今世界調查范圍最大的野外調查項目中，科研人員系統調查了中國陸地生態系統碳儲量及其分布，提供了大量野外實測本底數據
調查樣方1.7萬多個、累計采集各類植物和土壤樣品超過60萬份……在為期5年的項目執行中，來自中科院及高校、部委所屬35個研究院所的350多名科研人員，按照項目統一的實驗設計和調查方法，系統調查了中國陸地生態系統(森林、草地、灌叢、農田)碳儲量及其分布。
“可以說，這是當今世界調查范圍最大的野外調查項目，為研究中國植被生產力、碳收支以及生物多樣性的宏觀格局提供了大量野外實測數據，也為我國國土資源規劃、保護與利用，以及生態文明建設和‘美麗中國’愿景的實現提供了重要本底數據。”方精云說。
為充分挖掘這些得來不易的數據，自2015年1月開始，科研人員創新科研組織模式、打破課題間壁壘、實現數據完全共享，在凝練出若干個重大科學問題的基礎上，對所有采集數據統一匯交整理、統一控制數據質量、統一進行數據挖掘，從多個層面系統深入地分析了中國陸地生態系統碳源匯特征、驅動因素以及相應的生態系統功能。
“在中國這樣遼闊的土地上，它的固碳潛力究竟還有多大?”“通過人工辦法實施生態造林工程等來增加碳匯，緩解氣候變化，到底可行嗎?”“幾千年的農耕文明導致土壤中有機質快速下降、碳儲量減少，我們當前在農業生產中對于應對氣候變化還能做些什么?”中科院地理資源所副所長于貴瑞表示，“風風雨雨這么多年，該項目群研究成果厘清了我國在應對氣候變化中付出的努力，使我們能夠理直氣壯地展示出中國政府和人民對于緩解氣候變化所作出的巨大貢獻”。
美國科學院院士Inder M. Verma認為，該論文為證實生態恢復工程對于中國碳匯的影響方面作出了重要貢獻。論文的兩位國際評審專家也認為，該研究提供了翔實、獨特的數據庫，將有助于地理學家、生物地球化學家、植物生態學家等在大尺度范圍上，驗證一些以往在小尺度上得到的假說。
此外，這項成果的發表也為人類干預促進生態系統碳吸收提供了新的見解，為正在經歷類似經濟和社會變革的其他國家提供了有益的經驗和啟示。
