鞏固和提升森林碳匯，是實(shí)現(xiàn)中國(guó) “碳中和” 目標(biāo)的重要路徑之一。研究總結(jié)梳理了近 10 年來(lái)有關(guān)中國(guó)森林碳儲(chǔ)量及其變化的研究文獻(xiàn)，一方面在于探明中國(guó)森林碳匯現(xiàn)狀和潛力以及對(duì)實(shí)現(xiàn) “碳中和” 的貢獻(xiàn)，同時(shí)分析當(dāng)前森林碳匯計(jì)量與模擬預(yù)測(cè)研究的差距與不足，更好地支撐國(guó)家碳中和實(shí)施路徑與行動(dòng)方案。通過(guò)整合分析，1999—2018 年間中國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量年均增長(zhǎng)量約(208.0±44.5) TgC/a或(762.0±163.2) TgCO2-eq/a，其中生物質(zhì)、死有機(jī)質(zhì)和土壤有機(jī)碳庫(kù)的年均增長(zhǎng)量分別約為(168.8±42.4) TgC/a、(12.5±8.1) TgC/a和(26.7±10.9) TgC/a。此外，木質(zhì)林產(chǎn)品和森林之外的其它林木碳儲(chǔ)量分別增長(zhǎng)(49.0±15.1) TgC/a和(12.0±11.1) TgC/a。預(yù)計(jì)中國(guó)喬木林生物質(zhì)碳儲(chǔ)量年變化量將從 1999—2018 年間的(145.9±38.3) TgC/a增長(zhǎng)至 2030—2039 年間的(171.9±60.5) TgC/a，到 2050—2059 年間逐漸下降至(146.9±57.7) TgC/a。2050—2059 年間中國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量年變化量有可能達(dá)到(247.0±71.2) TgC/a或(905.2±260.8) TgCO2-eq/a。但由于不同研究對(duì)森林的定義有較大的差別，再加上數(shù)據(jù)來(lái)源、方法和參數(shù)、假設(shè)條件等存在差異，中國(guó)森林碳儲(chǔ)量及其變化的評(píng)估預(yù)測(cè)結(jié)果存在較大的不確定性。未來(lái)需要在統(tǒng)一土地利用分類(lèi)的基礎(chǔ)上，明確森林面積及其邊界的空間變化，綜合考慮土地利用變化、氣候變化以及人為活動(dòng)管理等的影響，全面評(píng)估森林生態(tài)系統(tǒng)各碳庫(kù)和預(yù)測(cè)碳匯動(dòng)態(tài)，有效支撐實(shí)現(xiàn)中國(guó) “碳中和” 宏偉目標(biāo)。

作為減緩氣候變化的重要舉措之一，保護(hù)和增強(qiáng)森林碳匯、減少毀林和森林退化造成的碳排放等相關(guān)內(nèi)容被納入多項(xiàng)應(yīng)對(duì)氣候變化國(guó)際公約。

1. 1992 年《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約 (UNFCCC)》第四條第 1 款明確提出要促進(jìn)維護(hù)和增強(qiáng)森林碳匯；

2. 1997 年《京都議定書(shū)》第二條第 1 款將可持續(xù)森林經(jīng)營(yíng)、造林再造林作為提升溫室氣體匯庫(kù)核心手段，要求核算造林、毀林產(chǎn)生的碳收支；

3. 2016 年《巴黎協(xié)定》第五條要求各國(guó)保護(hù)森林碳匯，出臺(tái)激勵(lì)政策遏制毀林退化；

4. 2021 年格拉斯哥氣候大會(huì) 141 國(guó)簽署《森林和土地利用領(lǐng)導(dǎo)人宣言》，承諾 2030 年停止毀林、修復(fù)退化土地。

全球應(yīng)對(duì)氣候變化的核心目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)凈零排放，即人為溫室氣體排放與人為碳清除達(dá)到平衡。森林碳匯核算核心難點(diǎn)是區(qū)分人為、自然過(guò)程碳源匯，IPCC 將土地劃分為 “有管理土地” 與 “無(wú)管理土地”，僅人為干預(yù)下林地產(chǎn)生的碳匯 / 碳排納入溫室氣體清單核算。

我國(guó) 2020 年提出 “2030 碳達(dá)峰、2060 碳中和” 戰(zhàn)略，將擴(kuò)大森林面積、提升森林蓄積、增強(qiáng)生態(tài)碳匯作為核心減排路徑，要求完善森林碳匯監(jiān)測(cè)核算體系。本文系統(tǒng)梳理近十年國(guó)內(nèi)森林碳匯相關(guān)文獻(xiàn)，厘清我國(guó)森林碳匯現(xiàn)狀、碳中和貢獻(xiàn)，識(shí)別當(dāng)前計(jì)量模擬短板，為國(guó)家碳中和政策制定提供科學(xué)支撐。

1 森林碳匯的內(nèi)涵

1.1 碳匯基礎(chǔ)定義

UNFCCC 定義：碳匯是從大氣清除溫室氣體的過(guò)程、活動(dòng)與機(jī)制，碳源為向大氣釋放溫室氣體；核算常用CO2當(dāng)量統(tǒng)一計(jì)量。IPCC 以正值代表碳排放（碳源）、負(fù)值代表碳清除（碳匯）。

森林碳匯機(jī)理：林木光合作用吸收大氣CO2合成有機(jī)質(zhì)，固存于生物、土壤等碳庫(kù)，降低大氣溫室氣體濃度。森林生態(tài)系統(tǒng)完整碳庫(kù)包含：地上生物量、地下生物量、死木、凋落物、土壤有機(jī)碳；采伐后的木質(zhì)林產(chǎn)品 (HWP) 可長(zhǎng)期儲(chǔ)碳，屬于獨(dú)立延伸碳庫(kù)。

1.2 森林碳儲(chǔ)量核算公式

1. 總碳儲(chǔ)量變化公式

式中:ΔＣＦＬ為森林碳儲(chǔ)量變化，ｉ 為按照氣候區(qū)、森林類(lèi)型等劃分的層或亞類(lèi)型，ΔＣＡＢ、ΔＣＢＢ、ΔＣＤＷ、ΔＣＬＩ、ΔＣＳＯ和 ΔＣＨＷＰ分別代表地上生物量、地下生物量、死木、凋落物、土壤有機(jī)碳和收獲的木產(chǎn)品碳庫(kù)的碳儲(chǔ)量變化。

2. 儲(chǔ)量變化法（林地面積無(wú)變動(dòng)）

ΔＣ=（Ct2-Ct1）/(t2-t1) 

3. 損益法（模型模擬碳收支）

ΔＣ ＝ Ｃgain － Ｃloss

4. 含土地利用變化的綜合核算（造林 / 毀林場(chǎng)景）

D：碳密度；A：土地利用變化面積。

1.3 森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)邏輯

長(zhǎng)期尺度森林碳匯等價(jià)于凈生物群系生產(chǎn)力 (NBP)：總初級(jí)生產(chǎn)力 (GPP) 扣除林木自養(yǎng)呼吸、土壤異養(yǎng)呼吸，再減去采伐、火災(zāi)、蟲(chóng)害、動(dòng)物啃食等人為與自然干擾碳排放。 

碳循環(huán)鏈條：大氣CO₂→光合作用生成 GPP→凈初級(jí)生產(chǎn)力 NPP（林木生長(zhǎng)）→形成生物量；生物量凋落、死亡形成死有機(jī)質(zhì)；有機(jī)質(zhì)分解進(jìn)入土壤有機(jī)碳；采伐林木轉(zhuǎn)化為木質(zhì)林產(chǎn)品；呼吸、燃燒、分解釋放CO₂返回大氣。

2 全球森林碳匯現(xiàn)狀

2020 年全球森林總面積4060 Mhm²，總碳儲(chǔ)量662 GtC，其中生物量碳 44%、死有機(jī)質(zhì) 10%、土壤有機(jī)碳 45%。全球森林整體為碳匯，但熱帶毀林、人為高強(qiáng)度干擾區(qū)域會(huì)轉(zhuǎn)為碳源，不同研究結(jié)論存在分歧：

1. 清查 + 模型整合研究：1990—2007 全球森林年均碳匯?4.05 PgC/a，熱帶毀林年均排放2.94 PgC/a，凈碳匯?1.11 PgC/a；

2. 衛(wèi)星 + 地面觀測(cè)融合：2001—2019 年毀林排放8.1 GtCO2-eq/a，森林碳匯?15.6 GtCO2-eq/a，凈碳匯?7.6 GtCO2-eq/a；

3. FAO 全球森林評(píng)估：1991—2020 年全球森林為凈碳源，年均排放0.4 GtCO2-eq/a；毀林碳排放下降，但森林碳匯同步減弱。

3 中國(guó)森林碳匯現(xiàn)狀

3.1 森林評(píng)估范圍界定差異

我國(guó)《森林法》規(guī)定森林包含喬木林、竹林、國(guó)家特別規(guī)定灌木林；不同調(diào)查、遙感產(chǎn)品森林劃分標(biāo)準(zhǔn)不一致，直接造成森林面積數(shù)據(jù)偏差，是碳匯核算不確定性核心來(lái)源：

1. 第九次森林資源清查（2014—2018）：?jiǎn)棠玖?79.89 Mhm²、竹林6.41 Mhm²、特灌林34.15 Mhm²；

2. 第三次國(guó)土調(diào)查（2019）：?jiǎn)棠玖?97.35 Mhm²、竹林7.02 Mhm²，無(wú)單獨(dú)特灌林統(tǒng)計(jì)；

3. 遙感產(chǎn)品分歧：中科院遙感數(shù)據(jù)森林郁閉度 > 0.3；全球覆蓋數(shù)據(jù)集標(biāo)準(zhǔn)為郁閉度≥0.1、樹(shù)高≥5m。

現(xiàn)有全國(guó)碳匯研究多僅覆蓋喬木林，竹林、特灌林碳儲(chǔ)量研究偏少，疊加評(píng)估時(shí)段、方法差異，結(jié)果不確定性顯著。

3.2 森林生物質(zhì)碳庫(kù)

1. 碳儲(chǔ)量與碳密度 2014—2018 全國(guó)森林生物質(zhì)總碳儲(chǔ)量8.13PgC，地上生物量6.39PgC、地下1.73PgC；喬木林、竹林、特灌林碳密度分別為42.14MgC/hm²、32.76MgC/hm²、6.17MgC/hm²。 不同地面調(diào)查研究碳密度區(qū)間42.14～55.91MgC/hm²，差異來(lái)源于樣地覆蓋范圍、生物量轉(zhuǎn)換模型。

2. 生物質(zhì)碳年增量特征 1999—2018 全國(guó)森林生物質(zhì)年均固碳(168.8±42.4)TgC/a，占森林生態(tài)系統(tǒng)總碳匯 81.1%；

• 林地?cái)U(kuò)張貢獻(xiàn) 40.2% 碳儲(chǔ)量增長(zhǎng)，人工林面積擴(kuò)張是核心驅(qū)動(dòng)；

• 天然林碳增量 60.4% 來(lái)源于林分自身生長(zhǎng)，是碳匯主要載體；

• 竹林、灌木林、四旁樹(shù) / 散生木（森林外林木 TOF）存在穩(wěn)定固碳，但不同文獻(xiàn)測(cè)算結(jié)果差異極大。

3.3 死有機(jī)質(zhì)碳庫(kù)（DOM）

包含死木、凋落物，占森林總碳儲(chǔ)量約 10%，國(guó)內(nèi)相關(guān)研究偏少、不確定性高。1999—2018 年均碳增量(12.5±8.1) TgC/a，整體隨森林面積、生物量同步穩(wěn)步提升。

3.4 土壤有機(jī)碳庫(kù)（SOC）

土壤碳是森林第二大碳庫(kù)，0–100cm 土層全國(guó)森林平均碳密度106.16～144.89 MgC/hm²；表層土壤（0–20cm）易受土地利用、氣候擾動(dòng)，深層土壤碳穩(wěn)定性強(qiáng)。 1999—2018 土壤有機(jī)碳年均增量(26.7±10.9) TgC/a，新增林地是土壤碳提升主要來(lái)源；不同研究因土層深度、采樣范圍不同，測(cè)算結(jié)果差距明顯。

3.5 木質(zhì)林產(chǎn)品碳庫(kù)（HWP）

木材采伐后形成長(zhǎng)周期儲(chǔ)碳載體，2010 年后我國(guó) HWP 碳儲(chǔ)量快速上漲，進(jìn)口木材儲(chǔ)碳貢獻(xiàn)占國(guó)產(chǎn) 46%；1999—2018 年均固碳(49.0±15.1) TgC/a，折合(179.7±55.5) TgCO2-eq/a。延長(zhǎng)木制品使用壽命、提高長(zhǎng)壽命用材比例、回收循環(huán)利用可顯著提升該碳庫(kù)固碳能力。

3.6 1999—2018 中國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)總碳匯綜合結(jié)果

1. 森林生態(tài)系統(tǒng)（生物量 + 死有機(jī)質(zhì) + 土壤）年均碳增量：(208.0±44.5) TgC/a，折合(762.0±163.2) TgCO2-eq/a；

2. 分項(xiàng)占比：生物量 81.1%、土壤有機(jī)碳 12.8%、死有機(jī)質(zhì) 6.0%；

3. 延伸碳庫(kù)年均增量：木質(zhì)林產(chǎn)品(49.0±15.1) TgC/a，森林外林木(12.0±11.1) TgC/a。

4 中國(guó)森林碳匯潛力預(yù)測(cè)

森林固碳潛力由兩大核心因子決定：森林總面積擴(kuò)張、單位面積碳密度提升，公式M=A×D（碳儲(chǔ)量 = 面積 × 碳密度）。

4.1 未來(lái)森林面積潛力

國(guó)家規(guī)劃目標(biāo)穩(wěn)步提升森林覆蓋率，全國(guó)宜林荒地、跡地合計(jì)52.4 Mhm²，但西北干旱半干旱區(qū)造林成活率、生長(zhǎng)速率偏低，新增造林難度分化：

1. 低難度適宜造林土地：5.9 Mhm²；

2. 中等適宜、中等難度造林地：29.9 Mhm²；

3. 高難度干旱立地：52.4 Mhm²。

多模型預(yù)測(cè) 2050 年全國(guó)森林總面積區(qū)間242.25～293.56 Mhm²，相較基準(zhǔn)年需新增林地21.80～73.11 Mhm²，面積預(yù)測(cè)不確定性較高。

4.2 喬木林生物質(zhì)碳未來(lái)變化趨勢(shì)

1. 時(shí)間分階段變化規(guī)律

• 1999—2018 基準(zhǔn)期喬木林年均固碳：(145.9±38.3) TgC/a；

• 2030—2039 年達(dá)到峰值：(171.9±60.5) TgC/a；

• 2050—2059 年回落至：(146.9±57.7) TgC/a。 下降核心原因：未來(lái)成熟林、過(guò)熟林占比持續(xù)提升，林分自然生長(zhǎng)速率逐步放緩。

2. 人為管理與氣候影響 全國(guó)尺度氣候變化對(duì)森林固碳總量影響微弱；人為精細(xì)化經(jīng)營(yíng)增匯效果顯著：RCP4.5 氣候情景下，目標(biāo)導(dǎo)向森林經(jīng)營(yíng)可將 2050s 喬木林年固碳量由 189.3TgC/a 提升至 253.1TgC/a，增匯貢獻(xiàn) 25.2%。混交林改造、優(yōu)選高固碳樹(shù)種、優(yōu)化采伐周期均能提升林分碳密度。

4.3 土壤碳庫(kù)未來(lái)潛力

現(xiàn)有預(yù)測(cè)顯示 2050—2059 年森林土壤年均固碳區(qū)間21.1～167.0 TgC/a，均值(64.8±36.6) TgC/a，顯著高于 1999—2018 年現(xiàn)狀。新造林前期易出現(xiàn)土壤碳流失，長(zhǎng)期經(jīng)營(yíng)后土壤碳儲(chǔ)量逐步恢復(fù)并提升。

4.4 2050s 全國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)整體碳匯潛力

假設(shè)竹林、特灌林、死有機(jī)質(zhì)碳庫(kù)固碳速率維持 1999—2018 年水平，2050—2059 年我國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)年均碳儲(chǔ)量增量可達(dá)(247.0±71.2) TgC/a，折合清除大氣二氧化碳(905.2±260.8) TgCO2-eq/a，但整體預(yù)測(cè)結(jié)果不確定性突出。

5 結(jié)論與研究展望

5.1 核心結(jié)論

1. 現(xiàn)狀碳匯：1999—2018 年我國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)年均固碳(208.0±44.5) TgC/a，生物量碳庫(kù)是絕對(duì)主體；木質(zhì)林產(chǎn)品、四旁樹(shù)等延伸碳庫(kù)形成重要補(bǔ)充固碳渠道。

2. 未來(lái)潛力：?jiǎn)棠玖痔紖R 2030 年前后達(dá)峰值后緩慢下降；科學(xué)森林經(jīng)營(yíng)可大幅抵消林齡老化帶來(lái)的固碳衰減；2050 年前后森林整體碳匯能力較現(xiàn)狀進(jìn)一步提升，是碳中和關(guān)鍵生態(tài)支撐。

3. 現(xiàn)存短板：森林定義、數(shù)據(jù)源、核算模型、參數(shù)不統(tǒng)一，造成碳匯評(píng)估、預(yù)測(cè)結(jié)果高不確定性。

5.2 現(xiàn)存關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題

1. 森林分類(lèi)與空間數(shù)據(jù)不統(tǒng)一清查、國(guó)土調(diào)查、遙感產(chǎn)品森林劃分標(biāo)準(zhǔn)差異巨大，時(shí)間序列數(shù)據(jù)口徑不一致，嚴(yán)重影響碳匯動(dòng)態(tài)對(duì)比；多數(shù)研究忽略造林、征占等土地利用變化對(duì)土壤碳的擾動(dòng)。

2. 碳匯核算方法存在缺陷大量研究?jī)H采用簡(jiǎn)單儲(chǔ)量變化法，未區(qū)分林地?cái)U(kuò)張與林分生長(zhǎng)兩類(lèi)碳匯貢獻(xiàn)；生物量轉(zhuǎn)換模型、空間插值方法差異會(huì)帶來(lái) 5% 以上評(píng)估誤差。

3. 未來(lái)預(yù)測(cè)假設(shè)脫離林業(yè)實(shí)際現(xiàn)有模型普遍假定林齡隨時(shí)間同步線(xiàn)性增長(zhǎng)，忽略火災(zāi)、病蟲(chóng)害、人工采伐、自然更新干擾；對(duì)竹林、灌木林、死有機(jī)質(zhì)碳庫(kù)長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)缺失。

4. 人為經(jīng)營(yíng)增匯量化不足混交改造、樹(shù)種優(yōu)選、撫育間伐等增匯技術(shù)僅停留在樣地尺度，區(qū)域、全國(guó)尺度增匯潛力缺少定量評(píng)估；我國(guó) 60% 以上森林為幼中齡林，蓄積僅為全球均值 72%，固碳潛力未充分釋放。

5.3 未來(lái)研究方向

1. 統(tǒng)一全國(guó)土地利用分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，建立時(shí)序連續(xù)、口徑一致的森林空間數(shù)據(jù)庫(kù)，明確新增造林空間布局；

2. 構(gòu)建整合土地利用變化、氣候、人為經(jīng)營(yíng)的多碳庫(kù)耦合預(yù)測(cè)模型，同步覆蓋生物量、土壤、死有機(jī)質(zhì)、木質(zhì)林產(chǎn)品；

3. 量化不同森林經(jīng)營(yíng)措施的全國(guó)尺度增匯潛力，建立差異化碳匯提升技術(shù)體系；

4. 完善森林碳匯長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)化生物量、土壤碳密度實(shí)測(cè)參數(shù)，降低評(píng)估不確定性；

5. 統(tǒng)籌森林面積擴(kuò)容、林分質(zhì)量提升、木制品循環(huán)儲(chǔ)碳三條路徑，形成適配我國(guó)碳中和目標(biāo)的森林增匯綜合方案。

參考文獻(xiàn)(Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ):

來(lái)源：本文轉(zhuǎn)在朱建華，田宇，李奇，劉華妍，郭學(xué)媛，田惠玲，劉常富，肖文發(fā).中國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯現(xiàn)狀與潛力.生態(tài)學(xué)報(bào)，２０２３，４３(９):３４４２￣３４５７，轉(zhuǎn)在的目的在于傳遞更多的知識(shí)，如有侵權(quán)行為，請(qǐng)聯(lián)系我們，我們會(huì)立即刪除。