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生态系统“减排固碳”有多强

来源:中国科学报 胡珉琦 访问:148 时间:2022-08-19

  说到生态系统固碳、减少温室气体排放的路径,人们最先想到也是最熟知的一定是植树造林。事实上,“基于自然的气候解决方案”(以下称NCS)远不止这一种手段。

  然而,草地恢复与放牧管理、农田氮肥管理、水稻田排水管理、湿地恢复等路径,在提升生态系统的净碳汇能力方面一直没有进入主流视野。

  目前,国际学术界认为,通过人为保护、恢复和管理森林、草地、湿地与农田生态系统,是生态系统自然碳汇之外的额外潜力。但除了全球尺度评估,美国、加拿大以及热带局部地区评估外,还缺乏对这一贡献充分的量化研究。

  近日,中国科学院生态环境研究中心联合美国奥本大学、北京大学、北京师范大学、法国CEA-CNRS-UVSQ气候与环境科学实验室等单位,首次评估了中国过去20年来多路径的生态系统管理,即NCS对减缓气候变化的贡献,并且预测了它们在未来40年的碳汇潜力,算了一笔60年的总账,从而为我国国土空间规划、土地治理策略提供了一个新的蓝本。8月18日,相关成果发表于《自然—气候变化》。

 未来40年,减缓总量16亿吨二氧化碳当量

  过去几十年里,特别是1999年以来,中国加强了生态恢复和保护的努力。尽管很多生态工程项目最初并不是为了固碳或减缓气候变化而设计的,而是侧重于减少水土流失、提高粮食产量等,但它们实际上为我国陆地生态系统碳汇做出了不可忽视的贡献。

  比如,水稻田的给排水管理涉及甲烷排放控制,农田的氮肥管理涉及氧化亚氮排放控制……“但人们通常并不清楚,甲烷和氧化亚氮的增温潜力远大于二氧化碳。”论文第一作者、中国科学院生态环境研究中心副研究员吕楠告诉《中国科学报》。

  “在碳中和长期目标下,在深度减排的情景中,技术的减排潜力不断收窄,减排成本不断上升,NCS在应对气候变化中的作用将越来越显著。”论文通讯作者、中国科学院院士傅伯杰强调。

  “问题是,目前中国NCS对实现碳中和的具体贡献及其未来潜力在很大程度上是未知的。”他指出。

  因此,研究团队利用文献、自然资源清查、公共数据库和政策文件数据,评估了中国16种生态系统管理方式减缓气候变化的能力,包括造林与再造林、天然林和人工林管理、草地恢复与放牧管理、农田氮肥管理、水稻田排水管理、湿地恢复等。

  研究人员不仅对2000年至2020年生态工程和措施实施的范围、规模、速度、效率进行系统性评估,还对2020年至2030年和2020年至2060年生态系统管理各路径可实施的最大规模及其减缓潜力进行了估算。

  结果显示,2000年至2020年间,中国生态系统管理实施的主要措施获得的额外气候减缓能力为每年0.6Pg(1Pg=10亿吨)二氧化碳当量(CO2e),占同期工业CO2年排放量均值的8%。

  基于生态系统管理未来情景的设定,2020年至2030年间,中国的生态系统管理将获得气候变化减缓的最大额外潜力为0.6PgCO2e。如果包括2020年以前的管理措施在2020年后继续发挥的固碳效益,总量可达1.2PgCO2e,占同期工业CO2年排放量均值的11%~12%。

  “在同样的时间周期内,这一减缓总量与美国相当,且远高于加拿大。”吕楠表示,而2020年至2060年间,最大额外减缓潜力为1.0PgCO2e。如果包括2020年以前的管理措施在2020年后继续发挥的固碳效益,减缓总量可达1.6PgCO2e。

  此外,研究人员还估计了不同成本阈值内可以实现的最大缓解潜力的比例。吕楠提到,根据边际减排成本曲线,26%~31%、62%~65%和90%~91%的未来总潜力可分别在每吨CO2e 10美元、50美元和100美元的成本线以内实现,“这将为管理部门在预算层面提供参考依据”。

 国家生态系统管理策略如何升级

  由于自然条件、生态系统特征和管理方式、水平等存在区域异质性,研究人员发现,生态系统管理对气候变化减缓总量及其路径构成在各省份之间的差异很大。其中,内蒙古、黑龙江、四川和云南是历史实现和未来潜力最高的4个省区。

  该研究显示,除西北和东部一些省份外,天然林管理和造林的贡献最大;在新疆、青海和西藏,草地放牧优化对历史减缓的贡献最大,而在未来几十年,湿地特别是泥炭地管理将是非常重要的增汇路径;在中部和东部一些省份,包括河南、湖北、湖南、山东、安徽、江西和江苏,农田养分管理和改良水稻种植的减排潜力巨大;在广西,改善人工林管理的固碳效益不容小视。

  “这一结果提示我们,除了林业管理,我们应该看到更多的生态系统减排机会和多样化的实现路径。”吕楠再次强调。

  “未来生态系统最大碳汇潜力的发挥依赖于对大面积国土空间和生态系统的多路径管理,这需要全方位升级国家生态系统管理策略。”傅伯杰说,“从NCS的角度为全国土地整体规划提供一个蓝本,将有助于制定更全面的土地治理策略,从整体上提升生态系统功能和服务。”

  针对面向碳中和目标的生态系统管理战略升级的政策,傅伯杰建议,将NCS纳入国家碳中和政策体系;从国家层面进行生态系统管理顶层设计;因地制宜制定区域固碳增汇目标,提高生态系统管理效率;构建科学的生态系统管理额外碳汇核算方法体系;碳交易市场建设要与国家投资并举。

  《自然—气候变化》同期针对该文发表了研究简讯。加拿大自然联合会教授Ronnie Drever认为,这项研究“对理解自然在中国应对快速气候变化中的作用至关重要。鉴于中国在全球舞台上的重要性和论文中确定的缓解潜力的规模,这一主题对发展仍然年轻的NCS具有深远意义”。

  《自然—气候变化》编辑团队发表评论指出,“这篇论文提供了中国NCS国家层面的碳吸收和温室气体减排潜力评估,以更精细的区域分析补充了全球尺度的NCS评估。鉴于全球对中国实现其气候缓解目标的兴趣,这一研究非常重要。”

  相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41558-022-01432-3

  (原载于《中国科学报》 2022-08-19 第1版 要闻)
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