周成虎院士团队和朴世龙院士合作发表Nature Communications：中国植树造林的固碳潜力评估

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编者荐语：以下论文是中国科学院地理科学与资源研究所周成虎院士研究团队和朴世龙院士近期合作发表的研究，研究发现在中国强烈的人地矛盾和耕林博弈背景下，相较于新增林地，加密现有林地是一种更经济有效的策略。

森林是陆地生态系统中最大碳库，提升森林碳汇增量是实现我国双碳目标的重要路径。自上世纪70年代以来，我国过去几十年的规模化造林取得了举世瞩目的成就，但也因缺乏有效规划存在诸多失败的案例。我国当前面临着强烈的人地矛盾和耕林博弈问题，能够用来大规模造林增汇的剩余空间极其有限。此外，我国乔木林整体较为稀疏，低密度与低郁闭度稀疏森林占比过高影响了森林实际碳汇规模。现有的造林潜力评估方法主要强调规模化造林的潜力，忽略了提升了现有森林质量的可能性，因此，如何定位这些森林并评估其加密潜力是进一步提升森林碳汇能力的关键。

基于近二十年（2001-2021）遥感大数据显示的森林变化情况，结合与树木生长相关的环境、土壤和地形因子，定量化评估了我国树木生长的网格适宜性。通过建立其与树木数量之间的统计关系，以1公里的空间分辨率绘制了我国精细的植树潜力空间格局，并估算了其可能导致的碳增益与碳流失。研究提出的造林主要包括两种场景（新增造林与加密造林），其中，新增造林（Afforestation）是在生境条件适合树木生长但目前尚未被任何树木覆盖的区域植树，加密造林（Densification）是指在已经存在树木的区域进一步增加树木的株数。

结果表明，与在空地上新增造林相比，对现有森林进行加密可以种植更多的树木，从而提供更高的碳收益。研究结合中国现行生态功能区划方案设计了一种可操作的植树场景，结果显示我国共还可以种植447亿棵树，会带来40亿立方米森林蓄积量增量，捕获5.9±0.5 PgC的碳，约是中国2020年工业二氧化碳排放量的两倍。

其中，新增造林可种植树木183亿株，占地面积约为5580万公顷，长成之后蓄积量约为31亿立方米，可带来1.95±0.16 PgC的生物质碳增量，其中横断山区和川渝地区潜力较大，三北地区增量有限（约为15亿株）；加密造林共可种植树木264亿株，蓄积量可增加约67亿立方米，平均每公顷森林的蓄积量可至少增加44.7立方米，可带来3.98±0.30 PgC的生物质碳增量。其中秦巴山区和云贵高原地区的潜力较大，华北东北地区也有可观的潜力。森林定义的差异可能会影响二者比例的变化，但对总体估算结果不会产生影响。

若能尽快落实该方案，到2060年中国将至少拥有1.35亿公顷的幼龄和中龄林，且这些新种植树木的碳汇能力可以达到峰值（约0.2 PgC/yr），使得中国森林碳汇能力仍可以维持在高于其当前能力的水平，从而延长森林碳汇的寿命，为工业部门提供更长的时间窗口。

参考过去中国在各项造林工程的投入，研究设计的植树方案封存一吨二氧化碳的平均成本仅约为5美元，其中在自然条件优越的地区（川渝地区、长江中下游地区和华南地区）植树或者加密森林的固碳经济成本比在西北地区植树低8倍以上，从固碳角度考虑是更加经济有效的选择。

面对当今气候变化和土地资源稀缺带来的挑战，该研究团队深入探究了通过现有森林加密提升森林碳汇能力的潜力，丰富了现有研究对如何通过提高森林质量应对双碳目标的理解，并提出了基于生态功能区划的可操作植树方案。这一研究不仅揭示了现有森林加密相比新增造林在固碳方面的更大效益，还为未来生态恢复与碳汇管理提供了重要参考，对实现中国碳中和目标提供了坚实的科学支撑。

研究成果以“Carbon sequestration potential of tree planting in China”为题，于2024年9月27日在线发表在Nature子刊《Nature Communications》。中国科学院地理科学与资源研究所姚凌副研究员和刘唐博士后为共同第一作者，中国科学院地理科学与资源研究所秦军研究员、中国科学院新疆生态与地理研究所陈曦研究员、北京大学朴世龙院士为共同通讯作者。合作者包括英国阿伯丁大学Pete Smith教授，中国科学院地理科学与资源研究所周成虎院士、姜侯副研究员以及南京大学杨琳教授等。研究得到了中国科学院B类战略性先导科技专项“数据-模型驱动地理智能系统与典型场景应用”和国家自然科学基金（42471386）等项目资助。

文章信息：

Yao L.ψ, Liu, T.ψ, Qin, J.*, Jiang H., Yang L., Smith P., Chen X.*, Zhou C. H., Piao S. L.*. Carbon sequestration potential of tree planting in China. Nature Communications 15, 8398 (2024).

文章链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-024-52785-6

图1：研究提出的植树和碳汇潜力评估框架。（a）“森林”可能并未被树木完全覆盖；(b)树木生长适宜性评价模型示意图；(c)森林生长适宜性与树木数量的关系统计模型，相似的生境条件可能存在相似的环境承载力；(d)造林策略可视化示意：相似的环境承载力与理想植树场景；(e) 结合现行政策的场景设计与碳汇潜力估算。