图为福建师范大学在福建上杭建设的森林物种多样性野外实验平台

    依靠森林增加碳汇仅仅是应对碳中和初期的一种低成本的暂时性办法，应对气候变化最终必须要通过技术进步和经济深度脱碳。

岳超

　　“多种树就一定有利于实现碳中和吗？”对于这一问题，最近，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）在其发布的报告中给出了回答：“不一定，把错误的树木种在错误的地方，效果适得其反。”

　　随着“碳中和”逐渐走热，“林业碳汇”“植树造林可以减碳”这类观念也逐渐进入大众视野，然而森林助力碳中和的正确方法到底是怎样的？又有哪些误区需要避开呢？

碳中和与森林碳汇

　　全球变暖是人类社会可持续发展所面临的前所未有的重大挑战，其根本原因在于人为活动向大气中排放的二氧化碳（CO2）有近一半长期驻留在空气中，这部分气体阻碍了地球通过释放长波辐射的方式进行“散热”，后果是更多的能量被锁在地球内部，最终导致了全球变暖。

　　根据联合国政府间气候变化专门委员会2021年发布的评估报告，大气中CO2的浓度已经从人类大规模使用化石能源之前（1750年）的278ppm（百万分之一，CO2体积占空气体积比例）上升到了2019年的410ppm。与1850～1900年间相比，2010～2019年由于人类活动导致的地表升温已达1.07℃，十分接近《巴黎协定》提出的1.5℃温控目标。

　　防止地球进一步变暖的根本出路，就在于尽快稳定空气中的CO2浓度，使得碳排放和碳吸收达到平衡，也就是实现“碳中和”。2020年9月，中国宣布将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和，充分体现中国的大国责任担当。

　　众所周知，植物通过光合作用可以吸收CO2并合成有机物储存在体内，与草地、农作物相比，森林普遍个体高大，树木体内更是以有机物形式存储了大量的碳。这样就导致了两个结果：

　　第一，全球森林是巨大的CO2储存库，事实上，森林是陆地上最大的生物量碳库。据卫星资料估算，目前全球森林仅地上生物量（即树干和枝叶）中储存的碳就有5000多亿吨，相当于空气中CO2总量的一半还多。当森林被砍伐或遭遇自然灾害（如发生森林火灾）时，储存的碳就通过各种方式释放到大气中，导致空气中CO2浓度升高。事实上，“全球碳计划”最新估算表明，自1750年以来人为活动导致的土地利用变化，通过毁林造田、森林砍伐等形式，一共向大气中排放了1950亿吨碳，约为同期化石燃料排放量的一半。

　　第二，当积极开展植树造林或由于自然原因森林恢复时，森林的快速生长可以从空气中吸收大量的CO2，从而降低空气中CO2浓度或使CO2浓度上升减缓，这一作用被称为“森林碳汇”。

　　由于碳汇现象的存在，人为活动排放的CO2就不会全部直接留在大气中，而是有约30%被包括森林在内的陆地生态系统吸收，约25%被海洋吸收，只有45%最终留在了大气中。

　　可以预见，如果没有陆地和海洋的碳汇作用，大气中的CO2浓度将以成倍于目前的速度上升。而且，森林面积的动态变化和森林生长的状况也显著影响着陆地碳汇能力。显而易见，如果森林吸收的CO2多，在碳中和状态下，人为活动排放的CO2额度就可以增加，减排压力就相对减小，这正是森林在碳中和背景下受到广泛关注的原因。

四问植树造林

　　既然森林对于应对气候变化如此重要，那是不是应该尽可能多地种树，还要选择那些可以快速生长的树种，甚至干脆从现在就开始最大规模地植树造林呢？

　　答案并不简单，在哪里种树、种什么树、什么时候种、种完后如何管理，有很多讲究。还需指出的是，森林的主要作用是在碳中和实施初期提供低成本减排手段，在末期吸收那些不得不进行的碳排放，但并不是应对气候变化、实现碳中和的最终解决方案。

　　首先，在哪里种树？

　　一般而言，森林生长需要消耗更多的水分，因此在降水量高的地区植树造林更容易成功。而在干旱半干旱地区，由于这些地区空气干燥、蒸发旺盛，但降水量偏低，不恰当或大规模的植树造林会导致水分通过植物蒸腾作用流失，反而可能加剧当地的水资源匮乏，或导致土壤水分快速消耗等生态问题。有学者指出，目前黄土高原人工林营造使得该区域变绿明显，但同时消耗了大量土壤水分，导致人工林深层土壤出现了大面积的干燥化现象，对区域生态系统稳定性带来威胁。

　　其次，种什么树？

　　树种选择应综合考虑造林目的、未来气候条件、土壤状况和本地天然林组成等多种因素。除少数情况外，应尽量选择本地树种。有时，引种外来树种会引发一些意想不到的问题。如中国西北部分地区人工栽植的樟子松，在依靠人工种植长成大树后，难以依靠种子自然萌发小树，或者小树极难存活，导致第一代樟子松林成熟和衰败以后森林自然更新面临极大障碍。其原因，可能是樟子松天然分布于欧亚大陆北部，冬季有充沛的降雪，春天临近时雪水融化，可以满足树木生长所需水分，而中国西北地处内陆冬季降雪较少，因此樟子松幼苗在春天时既无法依靠冬季融雪、也无法像成年个体那样依靠足够深的根系获取水分，导致了幼苗极高的死亡率。

　　此外，人工林存在树种单一的问题，生物多样性低、抗风险能力弱；人工针叶林多代连作常出现地力衰退问题。例如杉木是中国第一大造林树种，南方的福建、江西等省份保有大面积的人工杉木林，但是杉木林凋落物产量低、针叶难以分解，土壤养分在栽种第一代杉木林后快速下降，导致二代杉木林生长缓慢。研究表明，树种多样性更高的森林可以更好地耐受干旱影响，也通常具备更高的生产力。关于如何利用多树种混作提高人工林或者森林生态系统的生物多样性并增强碳汇能力，科学家们还在利用大型的野外控制实验开展进一步研究。

　　第三，什么时候种树？

　　在自然状态下，天然森林在经过火灾、风灾或者虫灾等灾害的彻底干扰后会出现大面积死亡，然后幼苗依靠外来的种子传播或土壤中存在的种子萌发再生。通常幼林碳汇能力较低，随着森林生长，碳汇能力达到最大，之后随着森林老化、成熟个体开始死亡直到下一次大规模干扰事件发生之前，碳汇能力一直保持下降直到归零。这种森林碳汇随林龄先增加后减小并直到归零的现象是森林发展的自然规律。在人工造林时，通常所选幼苗已经足够大，因此人工林能够直接进入碳汇快速增加的阶段。

　　总之，在生长初期，森林具有极高的碳汇能力。而能源与工业领域的碳减排可能在初期社会和经济没有做好足够准备时成本较高，后期随着经济发展深度脱碳和技术进步，减排成本逐渐降低。这意味着，森林碳汇的重要作用在于，为碳中和战略实施早期、当经济领域减排成本较高时提供一个低成本的碳吸收工具。

　　目前中国森林整体年龄结构偏低，正处于碳吸收的巅峰期，但随着森林老化，其碳汇能力将不可避免地下降。有研究表明，不考虑其他因素影响时，2060年中国森林由于老化将导致碳汇能力比2010年下降60%，届时为了实现碳中和，下降的森林碳汇将必须由能源和工业领域的进一步减排来弥补。因此，造林不是越早越好，也不是现阶段越多越好，而是需要兼顾碳中和实施初期的减排需求以及碳中和目标实现时利用森林碳汇抵消届时不得不产生的碳排放。

　　还需要进一步说明的是，事实上，森林到了老化阶段不仅对CO2的吸收能力会下降，还可能因为自然灾害等事件而死亡，这时树木体内固定的CO2会通过微生物分解释放到大气中，森林就从碳汇变成了碳源。此种情况在2060年之后发生的可能性是存在的，不过到那时可能已经能够依靠技术实现空气中CO2的净移除。但这一点仍提醒我们，森林固定的CO2并不是永久性存储，而是始终随着森林生长状态在不断变化，因此，依靠森林增加碳汇仅仅是应对碳中和初期的一种低成本的暂时性办法，应对气候变化最终必须通过技术进步和经济深度脱碳。

　　第四，如何适当开展森林管理？

　　其实在哪里种树、种什么树、什么时候种树，从广义上来讲已经属于森林管理的范畴。森林管理指的是从林地确立，到补植、抚育、间伐、制定采伐规划、采伐等沿森林生命周期开展的一系列树木管理活动。森林管理针对的主要是人工林，以生态保护为目的的天然林一般强调尊重自然状态下的生态过程，无须过多干预。

　　目前，中国森林整体结构偏年轻，森林老化的弊端尚未显现，加之宏观政策以增加森林面积和抑制采伐为主，对森林管理需求偏弱，重视不足。事实上，适当的森林管理措施有助于增强森林碳汇。例如人工林发育早期树木密度较高，种内竞争激烈，导致所有个体都无法充分生长，如果适当采伐一些树木，一方面可以获取木材，另一方面剩余的个体会获得更多的水热资源，从而加速生长。

　　当森林进入成熟阶段时，碳汇能力减弱，而自然灾害风险大大提高，对于碳汇稳定极为不利。如果对木材进行收获，并提高木材在建筑、家具等领域的应用，这些长周期的木材使用方式会使得碳汇能在较长时间内稳定存在；另一方面，采伐后新生长的幼林可以重启碳吸收过程。二者合力可能会总体上增加森林活生物量和木材中固存的总碳量，产生显著碳汇。

　　研究人员还在积极探索其他增加碳汇的可行方法，例如将杨树等速生林用作生物能源并将排放的碳进行捕捉和封存，是实现将空气中CO2净移除的有效方法；或者是将木头制成生物炭添加到土壤中，多数情况下可以增加土壤肥力和固碳能力。但这些方法如果大规模应用，综合考虑整个生命周期的碳吸收和操作成本后，效益究竟如何，还需要进一步研究。

从碳中和到气候中和，鱼和熊掌能否兼得？

　　当科学家、决策层和普通公众为森林在应对气候变化中的作用欢呼时，一个不得不面对的客观事实是：地球上的土地资源是有限的，土地用途在多数情况下具有排他性，一块土地要么用作森林，要么用来种植农作物。因此，在粮食安全和森林碳汇之间，需要进行一定的权衡。

　　另一方面，即便是用作培育森林，随目的不同——使碳汇效应最大化或用来进行自然生态保护——森林的状态也不尽相同。并且，森林作为碳吸收手段的关键假设是树木吸收的碳必须要稳定、以足够长的期限存在于生态系统中：这些森林不能被砍伐，也不受任何灾害的干扰。

　　这些假设条件是相当苛刻的，事实上，由于气候变暖将导致更多的干旱、飓风、火灾等自然灾害，全球对于林业产品的需求也在持续增加，森林碳汇压力只增无减。特别是对中国而言，经年的植树造林积累了巨大的生态效益，增强现有森林对未来气候变化的适应能力和风险预防能力，其重要性可能不亚于更多更广地植树造林。目前有些研究仅仅是对森林碳汇上限进行了最乐观的估计，然而考虑到这些真实情景，森林应对气候变化的潜力仍值得进一步估算和探讨。

　　植树造林改变地表状态，还具有一系列复杂的气候效应，例如森林表面从俯视角度来看要比农田或草地表面粗糙得多，导致森林的树冠层作为一个整体能够吸收更多的太阳辐射，森林树冠表层的热量也更容易被输送到高层大气。此外，森林还具有更强的水分蒸腾作用，这种蒸腾作用有时让森林表层温度更低，这也是人们在夏天靠近一片森林时会感到凉爽的部分原因。

　　研究表明，通常植树造林在温带以及热带地区会导致地表温度降低，而在寒带地区，由于森林减少了冬日积雪覆盖，反而吸收了更多太阳辐射，导致当地全年平均温度升高，不利于减缓气候变暖。

　　应对气候变化的最终目标是从碳中和迈向气候中和，也就是使进入和离开地球大气表层的辐射相等，这时地球才能保持“热平衡”而不再继续升温。然而，一项关于欧洲的研究表明，在最大化森林碳汇、减轻表层大气对辐射的净吸收以及不增加地表气温这三个目标中，无论采取何种森林管理策略，都不能实现三者兼得。

　　但就眼下而言，森林在人类社会应对气候变化征程中的早期贡献是值得期待的。从更长远的角度着眼，应更多关注森林提供生物多样性保护、水土保持、动植物栖息地、观光休憩等整体性生态系统服务功能的作用，这才是生态保护之本。

　　（作者系西北农林科技大学水土保持研究所研究员）

来源：2022年3月23日出版的《环球》杂志 第6期

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