生態中心傅伯杰團隊評估中國生態系統管理對減緩氣候變化的貢獻
8月18日，中國科學院生態環境研究中心城市與區域生態國家重點實驗室傅伯杰院士團隊在《自然氣候變化》（Nature Climate Change）在線發表題為“Biophysical and Economic Constraints on China’s Natural Climate Solutions”的論文，評估了中國生態系統管理對減緩氣候變化的貢獻。
巴黎氣候協議強調在21世紀中葉實現凈零碳排放的重要性，以限制全球溫度的增加在2°C以內。中國以構建人類命運共同體為己任的大國擔當，對世界做出了2030年前“碳達峰”和2060年“碳中和”的承諾。在碳中和長期目標下，“基于自然的解決方案”在應對氣候變化中的作用將越來越顯著。通過保護、恢復和管理森林、草地、濕地和農田生態系統，可以增加固碳和減少溫室氣體排放，從而提升生態系統的凈碳匯能力，這種“基于自然的氣候解決方案”（Natural Climate Solutions，NCS）被認為是生態系統自然碳匯之外的額外潛力。但中國生態系統管理對實現“碳中和”的貢獻尚未完全量化，NCS的未來潛力在很大程度上仍然未知。
針對這一重大科學與現實問題，傅伯杰院士團隊采用文獻、自然資源清查、公共數據庫和政策文件數據，評估了中國16種生態系統管理方式（即16條NCS路徑，包括造林與再造林、天然林和人工林管理、草地恢復與放牧管理、農田氮肥管理、水稻田排水管理、濕地恢復等）的氣候變化減緩能力。通過對過去20年（2000-2020）生態工程及措施實施的范圍、規模、速度、效率進行系統性評估，對未來10年（2020-2030）和未來40年（2020-2060）生態系統管理各路徑可實施的最大規模（考慮農田紅線、樹木存活率等限制因素）及其減緩潛力進行了估算，并估計了不同成本閾值內可以實現的最大緩解潛力的比例。
研究表明，2000-2020年間，生態系統管理實施的9項措施獲得的額外的氣候減緩能力為每年0.6 Pg二氧化碳當量（CO2e），占同期工業CO2年排放量均值的8%。基于生態系統管理未來情景的設定，2020-2030年間，生態系統管理將獲得氣候變化減緩的最大額外潛力為每年0.6 Pg CO2e，為同期工業CO2年排放量均值的6%（假設2030年的工業排放量為10-12 Pg CO2）；加上2020年之前實施的生態系統管理措施在此期間繼續發揮的固碳效益（即遺留效益），總量可達1.2 Pg CO2e，占同期工業CO2排放的比例達到11-12%。2020-2060年間，生態系統管理將獲得氣候變化減緩的最大額外潛力為每年1.0 Pg CO2e，加上2020之前的遺留效益，總量可達1.6 Pg CO2e。根據邊際減排成本曲線，估計26-31%、62-65%和90-91%的未來總潛力可以分別在每噸CO2e 10美元、50美元和100美元的成本線以內實現（圖1）。
圖1 中國NCS的歷史緩解能力（2000-2020，a）和未來NCS潛力（2020-2030，b，2020-2060，c)。淺到暗色表示為每噸CO2e 10、50和100美元成本線以下可以實現的百分數。黑線表示95%的置信區間。與每個NCS路徑相關的生態系統服務（空氣、生物多樣性、土壤和水）用彩色短條表示。路徑名稱：重新造林(RF)、避免森林轉化(AVFC)、改良人工林管理(IMP)、天然林管理(NFM)、林火管理(FM)、生物炭(BIOC)、覆蓋作物(CVCR)、農田養分管理(CRNM)、改良水稻栽培(IMRC)、避免草地轉換。(AVGC)、放牧優化(GROP)、草地恢復(GRR)、避免沿海濕地影響(AVCI)、避免泥炭地影響(AVPI)、沿海濕地恢復(CWR)、泥炭地恢復(PTR)。
從全國尺度來看，2020年之前，生態系統管理的主要是恢復和改善管理，在未來幾十年，生態恢復的空間逐漸縮減，生態系統固碳更要從改善管理和保護中發掘潛力。由于自然條件、生態系統特征和管理水平等存在區域異質性，最大額外潛力的總量及其路徑構成在各省之間均存在很大差異。內蒙古、黑龍江、四川和云南是歷史實現和未來潛力最高的四個省份。除西北和東部的一些省份外，天然林管理和造林的貢獻最大。對于新疆、青海和西藏，草地放牧優化對歷史減緩的貢獻最大，而在未來幾十年，濕地、特別是泥炭地管理也將是非常重要的增匯路徑。在中部和東部的一些省份（包括河南、湖北、湖南、山東、安徽、江西和江蘇），農田養分管理和改良水稻種植的減排潛力巨大，而在廣西改善人工林管理的固碳效益不可忽視。
生態系統的管理對緩解中國的氣候變化具有重要意義。研究建議，為了最大限度地發揮NCS的潛力和更廣泛的環境效益，需要制定多層次的治理戰略，體現不同NCS途徑的區域差異。確保生態系統管理的整體投資力度和提高單位土地面積的效益同樣重要。由于自然資源豐富度和經濟資本有限，應避免盲目擴大造林面積、圍封草地或開墾農田，切實保護好現有生態系統，并從技術創新尋求新的多元化管理路徑、實現多路徑的協同增效。
《自然氣候變化》針對該文同期發表了研究簡訊，加拿大自然聯合會Ronnie Drever教授評論該研究，“討論了一個應對氣候變化的有趣的話題，這對理解自然在中國應對快速氣候變化中的作用至關重要。鑒于中國在全球舞臺上的重要性和論文中確定的緩解潛力的規模，這一主題對發展仍然年輕的‘自然氣候解決方案科學’具有深遠的意義。”
《自然氣候變化》編輯團隊評論道：“這篇論文提供了中國基于自然氣候解決方案的國家層面的碳吸收和溫室氣體減排潛力評估。這項工作以更精細的區域分析補充了全球尺度的NCS評估。鑒于全球對中國實現其氣候緩解目標的興趣，這一研究非常重要。”
中國科學院生態環境研究中心城市與區域國家重點實驗室呂楠副研究員為論文第一作者，傅伯杰院士為通訊作者。論文合作者包括奧本大學田漢勤教授，北京大學樸世龍教授、法國CEA-CNRS-UVSQ氣候與環境科學實驗室Philippe Ciais教授、英國阿伯丁大學生物與環境科學研究所Pete Smith教授、中國科學院生態環境研究中心城市與區域國家重點實驗室博士生余慧倩、李雅、李孝永、王夢宇、碩士生張璐、北京師范大學地理科學學部博士生陳詩音、碩士生李子棟。研究得到了國家自然科學基金、國家重點研發計劃等項目的支持。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41558-022-01432-3
