科研人員對土壤進(jìn)行取樣。(中國科學(xué)院供圖)
我國生態(tài)系統(tǒng)固碳“清單”出爐—— 尋蹤“碳”秘有了中國依據(jù)
本報(bào)記者 郭靜原攝
以全球變暖為主要特征的氣候變化，是當(dāng)前全人類生存和發(fā)展所面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。作為世界第二大經(jīng)濟(jì)體和最大能源消費(fèi)國，中國已位居全球碳排放首位，節(jié)能減排壓力愈發(fā)明顯。因此，一張科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、具有說服力的碳清單，將是我國在應(yīng)對氣候變化國際談判上贏得主動(dòng)的重要保障
北京時(shí)間4月18日凌晨3時(shí)，中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)“應(yīng)對氣候變化的碳收支認(rèn)證及相關(guān)問題”(以下簡稱“碳專項(xiàng)”)之“生態(tài)系統(tǒng)固碳”項(xiàng)目群系列研究成果，以專輯形式發(fā)表在國際權(quán)威學(xué)術(shù)刊物《美國科學(xué)院院刊》上。這一舉動(dòng)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(tài)系統(tǒng)的碳儲量和固碳能力究竟幾何?研究取得了哪些進(jìn)展?經(jīng)濟(jì)日報(bào)記者采訪了相關(guān)專家學(xué)者。
應(yīng)對形勢愈發(fā)緊迫
由于能源消耗和溫室氣體排放量持續(xù)增加的趨勢難以逆轉(zhuǎn)，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(dǎo)致的以二氧化碳(CO2)為主的溫室氣體排放，被認(rèn)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(xié)定》中明確要求，世界各國要加強(qiáng)對氣候變化威脅的全球應(yīng)對，推動(dòng)各方以“自主貢獻(xiàn)”的方式參與全球應(yīng)對氣候變化行動(dòng)，以此來降低溫室氣體排放，減緩全球升溫速率。
作為負(fù)責(zé)任的大國和《巴黎氣候變化協(xié)定》締約方，近年來，中國從轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的需要出發(fā)，制定了“調(diào)整經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式、促進(jìn)節(jié)能減排技術(shù)進(jìn)步、增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能”的戰(zhàn)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(xù)提升，中國能源消耗和溫室氣體排放量持續(xù)增加的趨勢難以逆轉(zhuǎn)，勢必面臨履行《巴黎氣候變化協(xié)定》中溫室氣體減排或限排的巨大壓力。
值得關(guān)注的是，利用陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳，是減緩大氣CO2濃度升高最為經(jīng)濟(jì)可行和環(huán)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(dāng)前應(yīng)對氣候變化的任務(wù)是緊迫的。”碳專項(xiàng)“生態(tài)系統(tǒng)固碳”項(xiàng)目群首席科學(xué)家之一、中國科學(xué)院植物所前所長方精云院士指出，如何提高陸地生態(tài)系統(tǒng)碳儲量和固碳能力，既是全球氣候變化研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域，也是國際社會(huì)廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)。
2011年1月，中國科學(xué)院率先啟動(dòng)了碳專項(xiàng)。其中的一個(gè)核心內(nèi)容，就是通過系統(tǒng)調(diào)查和觀測中國各類生態(tài)系統(tǒng)的碳儲量和固碳能力，來深入揭示中國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳收支特征、時(shí)空分布規(guī)律以及國家政策的固碳效應(yīng)，從而為我國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展、氣候談判提供科學(xué)支撐。
方精云介紹，此次項(xiàng)目群發(fā)表的7篇研究論文全面、系統(tǒng)地報(bào)道了中國陸地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能特征及其對氣候變化、人類活動(dòng)的響應(yīng)，量化了中國陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳能力的強(qiáng)度和空間分布，以及生物多樣性和大尺度養(yǎng)分條件對生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的影響，取得了一系列原創(chuàng)性重大成果。
中國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳收支系列重要成果發(fā)布會(huì)現(xiàn)場。(中國科學(xué)院供圖)
多個(gè)首次實(shí)現(xiàn)領(lǐng)跑
該研究首次在國家尺度上直接證明了人類有效干預(yù)能提高陸地生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力，證實(shí)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(jié)能減排;還得看“收入”，增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)固碳。專家指出，我國生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力往往被低估了。
“事實(shí)上，中國陸地生態(tài)系統(tǒng)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(tài)系統(tǒng)年均固碳2.01億噸，相當(dāng)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(tài)系統(tǒng)是固碳主體，貢獻(xiàn)了約80%的固碳量，而農(nóng)田和灌叢生態(tài)系統(tǒng)分別貢獻(xiàn)了12%和8%的固碳量，草地生態(tài)系統(tǒng)的碳收支基本處于平衡狀態(tài)。
所謂“碳匯”，是指通過植樹造林、森林管理、植被恢復(fù)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(jī)制。“生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力主要依靠植物的光合作用，將大氣中的CO2轉(zhuǎn)化為碳水化合物，并以有機(jī)碳的形式固定在植物體內(nèi)或土壤中。”方精云說。
據(jù)悉，該研究首次在國家尺度上通過直接證據(jù)證明了人類有效干預(yù)能提高陸地生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力。例如，我國重大生態(tài)工程(如天然林保護(hù)工程、退耕還林工程、退耕還草工程以及長江和珠江防護(hù)林工程等)和秸稈還田農(nóng)田管理措施的實(shí)施，分別貢獻(xiàn)了中國陸地生態(tài)系統(tǒng)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(xué)計(jì)量學(xué)研究，驗(yàn)證了生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力與植物養(yǎng)分儲量間的正相關(guān)關(guān)系，揭示了植物氮磷元素的生產(chǎn)效率;首次揭示了生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力和土壤碳儲量之間的關(guān)系，證實(shí)了增加生物多樣性不僅能提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)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(tài)環(huán)境所做的努力，的確使生態(tài)環(huán)境向好的方向演化。”方精云表示，該成果的發(fā)表彰顯了中國科學(xué)家在碳循環(huán)、全球變化、生態(tài)學(xué)等領(lǐng)域的國際地位，體現(xiàn)了我國科學(xué)家在該領(lǐng)域的研究從國際跟蹤和并行到領(lǐng)跑的飛躍。
翔實(shí)數(shù)據(jù)破解難題
在這一當(dāng)今世界調(diào)查范圍最大的野外調(diào)查項(xiàng)目中，科研人員系統(tǒng)調(diào)查了中國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳儲量及其分布，提供了大量野外實(shí)測本底數(shù)據(jù)
調(diào)查樣方1.7萬多個(gè)、累計(jì)采集各類植物和土壤樣品超過60萬份……在為期5年的項(xiàng)目執(zhí)行中，來自中科院及高校、部委所屬35個(gè)研究院所的350多名科研人員，按照項(xiàng)目統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和調(diào)查方法，系統(tǒng)調(diào)查了中國陸地生態(tài)系統(tǒng)(森林、草地、灌叢、農(nóng)田)碳儲量及其分布。
“可以說，這是當(dāng)今世界調(diào)查范圍最大的野外調(diào)查項(xiàng)目，為研究中國植被生產(chǎn)力、碳收支以及生物多樣性的宏觀格局提供了大量野外實(shí)測數(shù)據(jù)，也為我國國土資源規(guī)劃、保護(hù)與利用，以及生態(tài)文明建設(shè)和‘美麗中國’愿景的實(shí)現(xiàn)提供了重要本底數(shù)據(jù)。”方精云說。
為充分挖掘這些得來不易的數(shù)據(jù)，自2015年1月開始，科研人員創(chuàng)新科研組織模式、打破課題間壁壘、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)完全共享，在凝練出若干個(gè)重大科學(xué)問題的基礎(chǔ)上，對所有采集數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯交整理、統(tǒng)一控制數(shù)據(jù)質(zhì)量、統(tǒng)一進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，從多個(gè)層面系統(tǒng)深入地分析了中國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳源匯特征、驅(qū)動(dòng)因素以及相應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)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(shí)施生態(tài)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(nóng)耕文明導(dǎo)致土壤中有機(jī)質(zhì)快速下降、碳儲量減少，我們當(dāng)前在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對于應(yīng)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(fēng)風(fēng)雨雨這么多年，該項(xiàng)目群研究成果厘清了我國在應(yīng)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(xiàn)”。
美國科學(xué)院院士Inder M. Verma認(rèn)為，該論文為證實(shí)生態(tài)恢復(fù)工程對于中國碳匯的影響方面作出了重要貢獻(xiàn)。論文的兩位國際評審專家也認(rèn)為，該研究提供了翔實(shí)、獨(dú)特的數(shù)據(jù)庫，將有助于地理學(xué)家、生物地球化學(xué)家、植物生態(tài)學(xué)家等在大尺度范圍上，驗(yàn)證一些以往在小尺度上得到的假說。
此外，這項(xiàng)成果的發(fā)表也為人類干預(yù)促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)碳吸收提供了新的見解，為正在經(jīng)歷類似經(jīng)濟(jì)和社會(huì)變革的其他國家提供了有益的經(jīng)驗(yàn)和啟示。
