生態(tài)系統(tǒng)管理：實現(xiàn)碳中和需要“基于自然的解決方案”

在21世紀中葉實現(xiàn)二氧化碳凈零排放，將全球氣溫增幅維持在2℃以內(nèi)，關乎人類社會的可持續(xù)發(fā)展，是世界各國面臨的共同挑戰(zhàn)。中國以構建人類命運共同體為己任的大國擔當，對世界做出了2030年前“碳達峰”和2060年“碳中和”的承諾。在碳中和長期目標下，“基于自然的解決方案”在應對氣候變化中的作用將越來越顯著。保護、恢復和優(yōu)化管理森林、草地、濕地和農(nóng)田等生態(tài)系統(tǒng)，能夠提升生態(tài)功能和增加凈碳匯，以抵消工業(yè)、交通等部門的碳排放，實現(xiàn)碳中和目標。因此，加強基于自然的氣候解決方案，將對我國更新、強化國家自主貢獻，實現(xiàn)碳達峰、碳中和具有重要作用。

 

2022年8月18日，中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心傅伯杰院士團隊在《自然氣候變化》（Nature Climate Change）在線發(fā)表題為“Biophysical and Economic Constraints on China’s Natural Climate Solutions”的論文，評估了中國生態(tài)系統(tǒng)管理對減緩氣候變化的貢獻。

 

研究團隊采用文獻、自然資源清查、公共數(shù)據(jù)庫和政策文件數(shù)據(jù)，評估了中國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、草地恢復與放牧管理、農(nóng)田氮肥管理、水稻田排水管理、濕地恢復等）的氣候變化減緩能力。通過對過去20年（2000—2020年）生態(tài)工程及措施實施的范圍、規(guī)模、速度、效率進行系統(tǒng)性評估，對未來10年（2020—2030年）和未來40年（2020—2060）生態(tài)系統(tǒng)管理各路徑可實施的最大規(guī)模（考慮農(nóng)田紅線、樹木存活率等限制因素）及其減緩潛力進行了估算，并估計了不同成本閾值內(nèi)可以實現(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)管理實施的9項措施獲得的額外的氣候減緩能力為每年0.6Pg二氧化碳當量（CO2e），占同期工業(yè)CO2年排放量均值的8%?；谏鷳B(tài)系統(tǒng)管理未來情景的設定，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0.6Pg CO2e，為同期工業(yè)CO2年排放量均值的6%（假設2030年的工業(yè)排放量為10-12 Pg CO2）；加上2020年之前實施的生態(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1.2 Pg CO2e，占比則達到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1.0Pg CO2e，加上2020之前的遺留效益，總量可達1.6 Pg CO2e。根據(jù)邊際減排成本曲線，估計26%—31%、62%—65%和90%—91%的未來總潛力可以分別在每噸CO2e 約10美元、50美元和100美元的成本線以內(nèi)實現(xiàn)。

 

從全國尺度來看，2020年之前，生態(tài)系統(tǒng)管理的主要內(nèi)容是恢復和改善管理，在未來幾十年，生態(tài)恢復的空間逐漸縮減，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)域異質性，最大額外潛力的總量及其路徑構成在各省之間均存在很大差異（圖1）。內(nèi)蒙古、黑龍江、四川和云南是歷史實現(xiàn)和未來潛力最高的4個省份。除我國西北和東部的一些省份外，天然林管理和造林的貢獻最大。對于新疆、青海和西藏，草地放牧優(yōu)化對歷史減緩的貢獻最大，而在未來幾十年，濕地、特別是泥炭地管理也將是非常重要的增匯路徑。在我國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。

 

圖1 中國各省16個NCS路徑的歷史緩解能力和未來NCS潛力

 

每個省條形圖的3個數(shù)值分別代表NCS總通量值(TgCO2e yr-1)及其路徑構成，時間段分別為2000—2020年、2020—2030年和2020—2060年

 

生態(tài)系統(tǒng)的管理對緩解中國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)濟資本有限，應避免盲目擴大造林面積、圍封草地或開墾農(nóng)田，切實保護好現(xiàn)有生態(tài)系統(tǒng)，并從技術創(chuàng)新尋求新的多元化管理路徑、實現(xiàn)多路徑的協(xié)同增效。

 

《自然氣候變化》針對該文同期發(fā)表了研究簡訊，加拿大自然聯(lián)合會Ronnie Drever教授評論該研究，“討論了一個應對氣候變化的有趣的話題，這對理解自然在中國應對快速氣候變化中的作用至關重要。鑒于中國在全球舞臺上的重要性和論文中確定的緩解潛力的規(guī)模，這一主題對發(fā)展仍然年輕的‘自然氣候解決方案科學’具有深遠的意義。”

 

《自然氣候變化》編輯團隊評論到：“這篇論文提供了中國基于自然氣候解決方案的國家層面的碳吸收和溫室氣體減排潛力評估。這項工作以更精細的區(qū)域分析補充了全球尺度的NCS評估。鑒于全球對中國實現(xiàn)其氣候緩解目標的興趣，這一研究非常重要。”

 

中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域國家重點實驗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田漢勤教授，北京大學樸世龍教授、法國CEA-CNRS-UVSQ氣候與環(huán)境科學實驗室Philippe Ciais教授、英國阿伯丁大學生物與環(huán)境科學研究所Pete Smith教授、中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域國家重點實驗室博士生余慧倩、李雅、李孝永、王夢宇、碩士生張璐、北京師范大學地理科學學部博士生陳詩音、碩士生李子棟。研究得到了國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃等項目的支持。