我國陸地生態系統固碳家底首次摸清
中國科學家首次在《美國科學院院刊》上以專輯形式發表系列重要成果
日前，中科院植物所前所長、北京大學教授方精云院士和中科院地理與資源所副所長于貴瑞研究員領銜的“應對氣候變化的碳收支認證及相關問題”專項（簡稱“碳專項”）之“生態系統固碳”項目群團隊，在系統調查了中國陸地生態系統（森林、草地、灌叢、農田）碳儲量及其分布等基礎上，經過深入挖掘和分析，取得了一系列突破性進展。4月17日，研究團隊正式發布了這一系列原創性重大成果。
方精云表示，研究表明中國陸地生態系統在過去幾十年一直扮演著重要的碳匯角色。其中，中國森林生態系統是固碳主體，貢獻了約80%的固碳量。同時，研究還首次在國家尺度上通過直接證據證明人類有效干預能提高陸地生態系統的固碳能力。
系列成果以專輯形式于北京時間4月18日正式發表在國際著名學術期刊《美國科學院院刊》（PNAS）上。這是我國科學家（也是發展中國家科學家）第一次在《美國科學院院刊》以專輯形式系統、集中地發表研究成果，凸顯了我國科學家在全球碳循環及碳收支研究方面的國際領先地位。
減緩二氧化碳濃度升高，利用陸地生態系統是最為經濟可行的途徑
以全球變暖為主要特征的全球氣候變化，受到世界各國高度關注。人類使用煤炭、石油、天然氣等化石燃料所導致的以二氧化碳為主的溫室氣體排放被公認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《巴黎協定》中明確要求，世界各國要以“自主貢獻”的方式參與全球應對氣候變化行動來降低溫室氣體排放，減緩全球升溫速率。
據介紹，目前減緩二氧化碳濃度升高主要有兩種途徑，一是人為節能減排；二是調節自然生態系統固碳。方精云說：“陸地生態系統通過植被的光合作用吸收大氣中的大量二氧化碳。利用陸地生態系統固碳，是減緩大氣二氧化碳濃度升高最為經濟可行和環境友好的途徑。因此，如何提高陸地生態系統碳儲量和固碳能力，既是全球變化研究的熱點領域，也是國際社會廣泛關注的焦點。”
2011年，中國科學院啟動了“碳專項”。該專項的一個核心內容就是深入研究中國陸地生態系統碳收支特征、時空分布規律以及國家政策的固碳效應，這既符合《巴黎協定》要求，又能緩解中國能源消耗和溫室氣體排放量持續增加的趨勢難以逆轉的壓力，為我國經濟轉型發展、國際氣候談判提供科學支撐。
在5年的項目執行期間，來自中科院及高校、部委所屬35個研究院所的350多名科研人員，系統調查了中國陸地生態系統碳儲量及其分布，調查樣方1.7萬多個、累計采集各類植物和土壤樣品超過60萬份。方精云說：“我們對所有采集數據，統一匯交整理、統一控制數據質量、統一進行數據挖掘，從多個層面系統深入地分析了中國陸地生態系統碳源匯特征、驅動因素以及相應的生態系統功能，最終取得了一系列重大成果。”
在國家尺度上證明人類有效干預能提高陸地生態系統固碳能力
PNAS以專輯形式，共發表了項目群的7篇研究論文，全面、系統地報道了中國陸地生態系統結構和功能特征及其對氣候變化、人類活動的響應，量化了中國陸地生態系統固碳能力的強度和空間分布，以及生物多樣性和大尺度養分條件對生態系統生產力的影響。
其中，代表性的研究成果有四項：
一、中國陸地生態系統在過去幾十年一直扮演著重要的碳匯角色。例如，在2001—2010年期間，陸地生態系統年均固碳2.01億噸，相當于抵消了同期中國化石燃料碳排放量的14.1%；其中，森林生態系統是固碳主體，貢獻了約80%的固碳量，而農田和灌叢生態系統分別貢獻了12%和8%的固碳量，草地生態系統的碳收支基本處于平衡狀態。
二、首次在國家尺度上通過直接證據證明人類有效干預能提高陸地生態系統的固碳能力。例如，包括天然林保護工程、退耕還林工程、退耕還草工程、長江和珠江防護林工程等在內的我國重大生態工程和秸稈還田農田管理措施的實施，分別貢獻了中國陸地生態系統固碳總量的36.8%（7.4千萬噸）和9.9%（2.0千萬噸）。
三、首次在國家尺度上開展了群落層次的植物化學計量學研究，驗證了生態系統生產力與植物養分儲量間的正相關關系，揭示了植物氮磷元素的生產效率。
四、首次揭示了生物多樣性與生態系統生產力和土壤碳儲量之間的相關關系，證實了增加生物多樣性不僅能提高生態系統的生產力，而且可以增加土壤的碳儲量。
此外，研究還揭示，中國陸地生態系統碳密度低于同等氣候條件下的其他地區，依然有很大的固碳潛力。
為我國生態文明建設提供了重要的本底數據
PNAS是國際最權威的學術刊物之一，在資源和生態環境領域，其影響力與英國的《自然》和美國的《科學》齊名。在這個刊物上以專輯形式，全面、系統地發表研究成果，不僅是中國首次，在亞洲也是首次。該成果的發表彰顯了中國科學家在碳循環、全球變化、生態系統生態學等領域的國際地位，體現了中國科學家在該領域的研究從國際跟蹤和并行到領跑的飛躍。
在全球氣候變化的國際談判中，誰掌握了科學數據，誰就掌握了談判的主動權。該系列研究成果的發布，不僅準確地評估了我國陸地生態系統固碳能力，為生態系統固碳能力測算這一科學難題提供了解決方法，更為國家決策和國際談判提供了扎實的科學依據。
在幾年的研究當中，科學家們發現，中國碳排放長期以來被高估了，而生態系統的固碳能力則被低估了。“碳專項”的此次調查研究就是為了搞清楚中國碳收支的“家底”。
中國科學院副院長丁仲禮說：“從某種程度上來講，碳排放權就等于發展權。中國是一個負責任的大國，但中國也要維護自己的發展權，中國人民有追求更美好生活的權利。在國際談判的博弈中，我們要用科學數據來說話。”
此外，該項成果為人類干預促進生態系統碳吸收提供了新的見解，為正在經歷類似經濟和社會變革的其他國家提供了有益的經驗和啟示。
美國科學院院士因德爾·M·維爾馬評價說：“該研究非常重要，通過實例證明了生態恢復工程在減緩全球氣候變暖過程中可以扮演重要的角色。”
項目群系統規范調查了1.7萬多個樣方，是繼國際生物圈計劃之后，當今世界范圍內最大的野外調查計劃。方精云說：“這為研究中國植被生產力、碳收支以及生物多樣性的宏觀格局提供了大量野外實測數據，也為我國國土資源規劃、保護與利用，以及生態文明建設和‘美麗中國’愿景實現提供了重要的本底數據。”
