科研人員對(duì)土壤進(jìn)行取樣。(中國(guó)科學(xué)院供圖)
我國(guó)生態(tài)系統(tǒng)固碳“清單”出爐—— 尋蹤“碳”秘有了中國(guó)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(lèi)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(guó)，中國(guó)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(shuō)服力的碳清單，將是我國(guó)在應(yīng)對(duì)氣候變化國(guó)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(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)“應(yīng)對(duì)氣候變化的碳收支認(rèn)證及相關(guān)問(wèn)題”(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“碳專(zhuān)項(xiàng)”)之“生態(tài)系統(tǒng)固碳”項(xiàng)目群系列研究成果，以專(zhuān)輯形式發(fā)表在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)刊物《美國(guó)科學(xué)院院刊》上。這一舉動(dòng)不僅是中國(guó)首次，在亞洲也尚屬首次，在國(guó)際上也十分少見(jiàn)。我國(guó)生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)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?qǐng)?bào)記者采訪了相關(guān)專(zhuān)家學(xué)者。
應(yīng)對(duì)形勢(shì)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(shì)難以逆轉(zhuǎn)，我國(guó)正面臨溫室氣體減排或限排的巨大壓力
人類(lèi)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(guó)要加強(qiáng)對(duì)氣候變化威脅的全球應(yīng)對(duì)，推動(dòng)各方以“自主貢獻(xiàn)”的方式參與全球應(yīng)對(duì)氣候變化行動(dòng)，以此來(lái)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(guó)和《巴黎氣候變化協(xié)定》締約方，近年來(lái)，中國(guó)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(jī)。
然而，為滿足人民對(duì)美好生活需求的持續(xù)提升，中國(guó)能源消耗和溫室氣體排放量持續(xù)增加的趨勢(shì)難以逆轉(zhuǎn)，勢(shì)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(guó)的碳排放量仍在不斷增長(zhǎng)，當(dāng)前應(yīng)對(duì)氣候變化的任務(wù)是緊迫的。”碳專(zhuān)項(xiàng)“生態(tài)系統(tǒng)固碳”項(xiàng)目群首席科學(xué)家之一、中國(guó)科學(xué)院植物所前所長(zhǎng)方精云院士指出，如何提高陸地生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)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(guó)際社會(huì)廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)。
2011年1月，中國(guó)科學(xué)院率先啟動(dòng)了碳專(zhuān)項(xiàng)。其中的一個(gè)核心內(nèi)容，就是通過(guò)系統(tǒng)調(diào)查和觀測(cè)中國(guó)各類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量和固碳能力，來(lái)深入揭示中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳收支特征、時(shí)空分布規(guī)律以及國(guó)家政策的固碳效應(yīng)，從而為我國(guó)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(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能特征及其對(duì)氣候變化、人類(lèi)活動(dòng)的響應(yīng)，量化了中國(guó)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(duì)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(guó)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(chǎng)。(中國(guó)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(guó)家尺度上直接證明了人類(lèi)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(chǔ)量……
要摸清我國(guó)“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(zhuān)家指出，我國(guó)生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力往往被低估了。
“事實(shí)上，中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)在過(guò)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(guó)化石燃料碳排放量的14.1%。其中，中國(guó)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(guò)植樹(shù)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(shuō)。
據(jù)悉，該研究首次在國(guó)家尺度上通過(guò)直接證據(jù)證明了人類(lèi)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(guó)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(zhǎng)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(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳總量的36.8%(7.4千萬(wàn)噸)和9.9%(2.0千萬(wàn)噸)。
不僅如此，該研究還首次在國(guó)家尺度上開(kāi)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)量。
“這些研究成果證明，中國(guó)這么多年來(lái)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(guó)科學(xué)家在碳循環(huán)、全球變化、生態(tài)學(xué)等領(lǐng)域的國(guó)際地位，體現(xiàn)了我國(guó)科學(xué)家在該領(lǐng)域的研究從國(guó)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(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量及其分布，提供了大量野外實(shí)測(cè)本底數(shù)據(jù)
調(diào)查樣方1.7萬(wàn)多個(gè)、累計(jì)采集各類(lèi)植物和土壤樣品超過(guò)60萬(wàn)份……在為期5年的項(xiàng)目執(zhí)行中，來(lái)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(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)(森林、草地、灌叢、農(nóng)田)碳儲(chǔ)量及其分布。
“可以說(shuō)，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(guó)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(cè)數(shù)據(jù)，也為我國(guó)國(guó)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(guó)’愿景的實(shí)現(xiàn)提供了重要本底數(shù)據(jù)。”方精云說(shuō)。
為充分挖掘這些得來(lái)不易的數(shù)據(jù)，自2015年1月開(kāi)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(wèn)題的基礎(chǔ)上，對(duì)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(guó)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(guó)這樣遼闊的土地上，它的固碳潛力究竟還有多大?”“通過(guò)人工辦法實(shí)施生態(tài)造林工程等來(lái)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(chǔ)量減少，我們當(dāng)前在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對(duì)于應(yīng)對(duì)氣候變化還能做些什么?”中科院地理資源所副所長(zhǎng)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(guó)在應(yīng)對(duì)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(guó)政府和人民對(duì)于緩解氣候變化所作出的巨大貢獻(xiàn)”。
美國(guó)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(duì)于中國(guó)碳匯的影響方面作出了重要貢獻(xiàn)。論文的兩位國(guó)際評(píng)審專(zhuān)家也認(rèn)為，該研究提供了翔實(shí)、獨(dú)特的數(shù)據(jù)庫(kù)，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(shuō)。
此外，這項(xiàng)成果的發(fā)表也為人類(lèi)干預(yù)促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)碳吸收提供了新的見(jiàn)解，為正在經(jīng)歷類(lèi)似經(jīng)濟(jì)和社會(huì)變革的其他國(guó)家提供了有益的經(jīng)驗(yàn)和啟示。
