2022年8月18日，中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心/北京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)部傅伯杰院士團(tuán)隊(duì)在《自然氣候變化》（Nature Climate Change）在線(xiàn)發(fā)表題為“Biophysical and Economic Constraints on China’s Natural Climate Solutions”的論文，評(píng)估了中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)管理對(duì)減緩氣候變化的貢獻(xiàn)。

巴黎氣候協(xié)議強(qiáng)調(diào)在21世紀(jì)中葉實(shí)現(xiàn)凈零碳排放的重要性，以限制全球溫度的增加在2°C以?xún)?nèi)。通過(guò)保護(hù)、恢復(fù)和管理森林、草地、濕地和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，可以增加固碳和減少溫室氣體排放，從而提升生態(tài)系統(tǒng)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(rèn)為是生態(tài)系統(tǒng)自然碳匯之外的額外潛力。全球評(píng)估表明，到2030年，NCS可以提供限制氣候變暖所需的三分之一以上的緩解潛力。在中國(guó)，生態(tài)系統(tǒng)管理對(duì)實(shí)現(xiàn)“碳中和”的貢獻(xiàn)尚未完全量化，NCS的未來(lái)潛力在很大程度上仍然未知。

針對(duì)這一重大科學(xué)與現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，傅伯杰院士團(tuán)隊(duì)采用文獻(xiàn)、自然資源清查、公共數(shù)據(jù)庫(kù)和政策文件數(shù)據(jù)，評(píng)估了中國(guó)16種生態(tài)系統(tǒng)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(fù)與放牧管理、農(nóng)田氮肥管理、水稻田排水管理、濕地恢復(fù)等）的氣候變化減緩能力。通過(guò)對(duì)過(guò)去20年（2000-2020）生態(tài)工程及措施實(shí)施的范圍、規(guī)模、速度、效率進(jìn)行系統(tǒng)性評(píng)估，對(duì)未來(lái)10年（2020-2030）和未來(lái)40年（2020-2060）生態(tài)系統(tǒng)管理各路徑可實(shí)施的最大規(guī)模（考慮農(nóng)田紅線(xiàn)、樹(shù)木存活率等限制因素）及其減緩潛力進(jìn)行了估算，并估計(jì)了不同成本閾值內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)的最大緩解潛力的比例。

研究表明，2000-2020年間，生態(tài)系統(tǒng)管理實(shí)施的9項(xiàng)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(dāng)量(CO2e)，占同期工業(yè)CO2年排放量均值的8%。基于生態(tài)系統(tǒng)管理未來(lái)情景的設(shè)定，2020-2030年間，生態(tài)系統(tǒng)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(yè)CO2年排放量均值的6%（假設(shè)2030年的工業(yè)排放量為10-12 Pg CO2）；加上2020年之前實(shí)施的生態(tài)系統(tǒng)管理措施在此期間繼續(xù)發(fā)揮的固碳效益（即遺留效益），總量可達(dá)1.2 Pg CO2e，占比則達(dá)到11-12%。2020-2060年間，生態(tài)系統(tǒng)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(dá)1.6 Pg CO2e。根據(jù)邊際減排成本曲線(xiàn)，估計(jì)26-31%、62-65%和90-91%的未來(lái)總潛力可以分別在每噸CO2e 約10美元、50美元和100美元的成本線(xiàn)以?xún)?nèi)實(shí)現(xiàn)（圖1）。

圖1 中國(guó)NCS的歷史緩解能力（2000-2020，a）和未來(lái)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(xiàn)以下可以實(shí)現(xiàn)的百分?jǐn)?shù)。黑線(xiàn)表示95%的置信區(qū)間。與每個(gè)NCS路徑相關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)（空氣、生物多樣性、土壤和水）用彩色短條表示。路徑名稱(chēng)：重新造林(RF)、避免森林轉(zhuǎn)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(nóng)田養(yǎng)分管理(CRNM)、改良水稻栽培(IMRC)、避免草地轉(zhuǎn)換。(AVGC)、放牧優(yōu)化(GROP)、草地恢復(fù)(GRR)、避免沿海濕地影響(AVCI)、避免泥炭地影響(AVPI)、沿海濕地恢復(fù)(CWR)、泥炭地恢復(fù)(PTR)。

從全國(guó)尺度來(lái)看，2020年之前，生態(tài)系統(tǒng)管理的主要是恢復(fù)和改善管理，在未來(lái)幾十年，生態(tài)恢復(fù)的空間逐漸縮減，生態(tài)系統(tǒng)固碳更要從改善管理和保護(hù)中發(fā)掘潛力。由于自然條件、生態(tài)系統(tǒng)特征和管理水平等存在區(qū)域異質(zhì)性，最大額外潛力的總量及其路徑構(gòu)成在各省之間均存在很大差異（圖2）。內(nèi)蒙古、黑龍江、四川和云南是歷史實(shí)現(xiàn)和未來(lái)潛力最高的四個(gè)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(xiàn)最大。對(duì)于新疆、青海和西藏，草地放牧優(yōu)化對(duì)歷史減緩的貢獻(xiàn)最大，而在未來(lái)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(nóng)田養(yǎng)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(tài)系統(tǒng)的管理對(duì)緩解中國(guó)的氣候變化具有重要意義。研究建議，為了最大限度地發(fā)揮NCS的潛力和更廣泛的環(huán)境效益，需要制定多層次的治理戰(zhàn)略，體現(xiàn)不同NCS途徑的區(qū)域差異。確保生態(tài)系統(tǒng)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(jīng)濟(jì)資本有限，應(yīng)避免盲目擴(kuò)大造林面積、圍封草地或開(kāi)墾農(nóng)田，切實(shí)保護(hù)好現(xiàn)有生態(tài)系統(tǒng)，并從技術(shù)創(chuàng)新尋求新的多元化管理路徑、實(shí)現(xiàn)多路徑的協(xié)同增效。

《自然氣候變化》針對(duì)該文同期發(fā)表了研究簡(jiǎn)訊，加拿大自然聯(lián)合會(huì)Ronnie Drever教授評(píng)論該研究，“討論了一個(gè)應(yīng)對(duì)氣候變化的有趣的話(huà)題，這對(duì)理解自然在中國(guó)應(yīng)對(duì)快速氣候變化中的作用至關(guān)重要。鑒于中國(guó)在全球舞臺(tái)上的重要性和論文中確定的緩解潛力的規(guī)模，這一主題對(duì)發(fā)展仍然年輕的‘自然氣候解決方案科學(xué)’具有深遠(yuǎn)的意義?！?/span>

《自然氣候變化》編輯團(tuán)隊(duì)評(píng)論到：“這篇論文提供了中國(guó)基于自然氣候解決方案的國(guó)家層面的碳吸收和溫室氣體減排潛力評(píng)估。這項(xiàng)工作以更精細(xì)的區(qū)域分析補(bǔ)充了全球尺度的NCS評(píng)估。鑒于全球?qū)χ袊?guó)實(shí)現(xiàn)其氣候緩解目標(biāo)的興趣，這一研究非常重要?！?/span>

中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(xué)田漢勤教授，北京大學(xué)樸世龍教授、法國(guó)CEA-CNRS-UVSQ氣候與環(huán)境科學(xué)實(shí)驗(yàn)室Philippe Ciais教授、英國(guó)阿伯丁大學(xué)生物與環(huán)境科學(xué)研究所Pete Smith教授、中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士生余慧倩、李雅、李孝永、王夢(mèng)宇、碩士生張璐、北京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)部博士生陳詩(shī)音、碩士生李子棟。研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的支持。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41558-022-01432-3