圖為福建師范大學在福建上杭建設的森林物種多樣性野外實驗平臺

    依靠森林增加碳匯僅僅是應對碳中和初期的一種低成本的暫時性辦法，應對氣候變化最終必須要通過技術進步和經濟深度脫碳。

岳超

　　“多種樹就一定有利于實現碳中和嗎？”對于這一問題，最近，聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）在其發布的報告中給出了回答：“不一定，把錯誤的樹木種在錯誤的地方，效果適得其反。”

　　隨著“碳中和”逐漸走熱，“林業碳匯”“植樹造林可以減碳”這類觀念也逐漸進入大眾視野，然而森林助力碳中和的正確方法到底是怎樣的？又有哪些誤區需要避開呢？

碳中和與森林碳匯

　　全球變暖是人類社會可持續發展所面臨的前所未有的重大挑戰，其根本原因在于人為活動向大氣中排放的二氧化碳（CO2）有近一半長期駐留在空氣中，這部分氣體阻礙了地球通過釋放長波輻射的方式進行“散熱”，後果是更多的能量被鎖在地球內部，最終導致了全球變暖。

　　根據聯合國政府間氣候變化專門委員會2021年發布的評估報告，大氣中CO2的濃度已經從人類大規模使用化石能源之前（1750年）的278ppm（百萬分之一，CO2體積佔空氣體積比例）上升到了2019年的410ppm。與1850～1900年間相比，2010～2019年由于人類活動導致的地表升溫已達1.07℃，十分接近《巴黎協定》提出的1.5℃溫控目標。

　　防止地球進一步變暖的根本出路，就在于盡快穩定空氣中的CO2濃度，使得碳排放和碳吸收達到平衡，也就是實現“碳中和”。2020年9月，中國宣布將提高國家自主貢獻力度，採取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和，充分體現中國的大國責任擔當。

　　眾所周知，植物通過光合作用可以吸收CO2並合成有機物儲存在體內，與草地、農作物相比，森林普遍個體高大，樹木體內更是以有機物形式存儲了大量的碳。這樣就導致了兩個結果：

　　第一，全球森林是巨大的CO2儲存庫，事實上，森林是陸地上最大的生物量碳庫。據衛星資料估算，目前全球森林僅地上生物量（即樹幹和枝葉）中儲存的碳就有5000多億噸，相當于空氣中CO2總量的一半還多。當森林被砍伐或遭遇自然災害（如發生森林火災）時，儲存的碳就通過各種方式釋放到大氣中，導致空氣中CO2濃度升高。事實上，“全球碳計劃”最新估算表明，自1750年以來人為活動導致的土地利用變化，通過毀林造田、森林砍伐等形式，一共向大氣中排放了1950億噸碳，約為同期化石燃料排放量的一半。

　　第二，當積極開展植樹造林或由于自然原因森林恢復時，森林的快速生長可以從空氣中吸收大量的CO2，從而降低空氣中CO2濃度或使CO2濃度上升減緩，這一作用被稱為“森林碳匯”。

　　由于碳匯現象的存在，人為活動排放的CO2就不會全部直接留在大氣中，而是有約30%被包括森林在內的陸地生態係統吸收，約25%被海洋吸收，只有45%最終留在了大氣中。

　　可以預見，如果沒有陸地和海洋的碳匯作用，大氣中的CO2濃度將以成倍于目前的速度上升。而且，森林面積的動態變化和森林生長的狀況也顯著影響著陸地碳匯能力。顯而易見，如果森林吸收的CO2多，在碳中和狀態下，人為活動排放的CO2額度就可以增加，減排壓力就相對減小，這正是森林在碳中和背景下受到廣泛關注的原因。

四問植樹造林

　　既然森林對于應對氣候變化如此重要，那是不是應該盡可能多地種樹，還要選擇那些可以快速生長的樹種，甚至幹脆從現在就開始最大規模地植樹造林呢？

　　答案並不簡單，在哪裏種樹、種什麼樹、什麼時候種、種完後如何管理，有很多講究。還需指出的是，森林的主要作用是在碳中和實施初期提供低成本減排手段，在末期吸收那些不得不進行的碳排放，但並不是應對氣候變化、實現碳中和的最終解決方案。

　　首先，在哪裏種樹？

　　一般而言，森林生長需要消耗更多的水分，因此在降水量高的地區植樹造林更容易成功。而在幹旱半幹旱地區，由于這些地區空氣幹燥、蒸發旺盛，但降水量偏低，不恰當或大規模的植樹造林會導致水分通過植物蒸騰作用流失，反而可能加劇當地的水資源匱乏，或導致土壤水分快速消耗等生態問題。有學者指出，目前黃土高原人工林營造使得該區域變綠明顯，但同時消耗了大量土壤水分，導致人工林深層土壤出現了大面積的幹燥化現象，對區域生態係統穩定性帶來威脅。

　　其次，種什麼樹？

　　樹種選擇應綜合考慮造林目的、未來氣候條件、土壤狀況和本地天然林組成等多種因素。除少數情況外，應盡量選擇本地樹種。有時，引種外來樹種會引發一些意想不到的問題。如中國西北部分地區人工栽植的樟子松，在依靠人工種植長成大樹後，難以依靠種子自然萌發小樹，或者小樹極難存活，導致第一代樟子松林成熟和衰敗以後森林自然更新面臨極大障礙。其原因，可能是樟子松天然分布于歐亞大陸北部，冬季有充沛的降雪，春天臨近時雪水融化，可以滿足樹木生長所需水分，而中國西北地處內陸冬季降雪較少，因此樟子松幼苗在春天時既無法依靠冬季融雪、也無法像成年個體那樣依靠足夠深的根系獲取水分，導致了幼苗極高的死亡率。

　　此外，人工林存在樹種單一的問題，生物多樣性低、抗風險能力弱；人工針葉林多代連作常出現地力衰退問題。例如杉木是中國第一大造林樹種，南方的福建、江西等省份保有大面積的人工杉木林，但是杉木林凋落物産量低、針葉難以分解，土壤養分在栽種第一代杉木林後快速下降，導致二代杉木林生長緩慢。研究表明，樹種多樣性更高的森林可以更好地耐受幹旱影響，也通常具備更高的生産力。關于如何利用多樹種混作提高人工林或者森林生態係統的生物多樣性並增強碳匯能力，科學家們還在利用大型的野外控制實驗開展進一步研究。

　　第三，什麼時候種樹？

　　在自然狀態下，天然森林在經過火災、風災或者蟲災等災害的徹底幹擾後會出現大面積死亡，然後幼苗依靠外來的種子傳播或土壤中存在的種子萌發再生。通常幼林碳匯能力較低，隨著森林生長，碳匯能力達到最大，之後隨著森林老化、成熟個體開始死亡直到下一次大規模幹擾事件發生之前，碳匯能力一直保持下降直到歸零。這種森林碳匯隨林齡先增加後減小並直到歸零的現象是森林發展的自然規律。在人工造林時，通常所選幼苗已經足夠大，因此人工林能夠直接進入碳匯快速增加的階段。

　　總之，在生長初期，森林具有極高的碳匯能力。而能源與工業領域的碳減排可能在初期社會和經濟沒有做好足夠準備時成本較高，後期隨著經濟發展深度脫碳和技術進步，減排成本逐漸降低。這意味著，森林碳匯的重要作用在于，為碳中和戰略實施早期、當經濟領域減排成本較高時提供一個低成本的碳吸收工具。

　　目前中國森林整體年齡結構偏低，正處于碳吸收的巔峰期，但隨著森林老化，其碳匯能力將不可避免地下降。有研究表明，不考慮其他因素影響時，2060年中國森林由于老化將導致碳匯能力比2010年下降60%，屆時為了實現碳中和，下降的森林碳匯將必須由能源和工業領域的進一步減排來彌補。因此，造林不是越早越好，也不是現階段越多越好，而是需要兼顧碳中和實施初期的減排需求以及碳中和目標實現時利用森林碳匯抵消屆時不得不産生的碳排放。

　　還需要進一步説明的是，事實上，森林到了老化階段不僅對CO2的吸收能力會下降，還可能因為自然災害等事件而死亡，這時樹木體內固定的CO2會通過微生物分解釋放到大氣中，森林就從碳匯變成了碳源。此種情況在2060年之後發生的可能性是存在的，不過到那時可能已經能夠依靠技術實現空氣中CO2的凈移除。但這一點仍提醒我們，森林固定的CO2並不是永久性存儲，而是始終隨著森林生長狀態在不斷變化，因此，依靠森林增加碳匯僅僅是應對碳中和初期的一種低成本的暫時性辦法，應對氣候變化最終必須通過技術進步和經濟深度脫碳。

　　第四，如何適當開展森林管理？

　　其實在哪裏種樹、種什麼樹、什麼時候種樹，從廣義上來講已經屬于森林管理的范疇。森林管理指的是從林地確立，到補植、撫育、間伐、制定採伐規劃、採伐等沿森林生命周期開展的一係列樹木管理活動。森林管理針對的主要是人工林，以生態保護為目的的天然林一般強調尊重自然狀態下的生態過程，無須過多幹預。

　　目前，中國森林整體結構偏年輕，森林老化的弊端尚未顯現，加之宏觀政策以增加森林面積和抑制採伐為主，對森林管理需求偏弱，重視不足。事實上，適當的森林管理措施有助于增強森林碳匯。例如人工林發育早期樹木密度較高，種內競爭激烈，導致所有個體都無法充分生長，如果適當採伐一些樹木，一方面可以獲取木材，另一方面剩余的個體會獲得更多的水熱資源，從而加速生長。

　　當森林進入成熟階段時，碳匯能力減弱，而自然災害風險大大提高，對于碳匯穩定極為不利。如果對木材進行收獲，並提高木材在建築、家具等領域的應用，這些長周期的木材使用方式會使得碳匯能在較長時間內穩定存在；另一方面，採伐後新生長的幼林可以重啟碳吸收過程。二者合力可能會總體上增加森林活生物量和木材中固存的總碳量，産生顯著碳匯。

　　研究人員還在積極探索其他增加碳匯的可行方法，例如將楊樹等速生林用作生物能源並將排放的碳進行捕捉和封存，是實現將空氣中CO2凈移除的有效方法；或者是將木頭制成生物炭添加到土壤中，多數情況下可以增加土壤肥力和固碳能力。但這些方法如果大規模應用，綜合考慮整個生命周期的碳吸收和操作成本後，效益究竟如何，還需要進一步研究。

從碳中和到氣候中和，魚和熊掌能否兼得？

　　當科學家、決策層和普通公眾為森林在應對氣候變化中的作用歡呼時，一個不得不面對的客觀事實是：地球上的土地資源是有限的，土地用途在多數情況下具有排他性，一塊土地要麼用作森林，要麼用來種植農作物。因此，在糧食安全和森林碳匯之間，需要進行一定的權衡。

　　另一方面，即便是用作培育森林，隨目的不同——使碳匯效應最大化或用來進行自然生態保護——森林的狀態也不盡相同。並且，森林作為碳吸收手段的關鍵假設是樹木吸收的碳必須要穩定、以足夠長的期限存在于生態係統中：這些森林不能被砍伐，也不受任何災害的幹擾。

　　這些假設條件是相當苛刻的，事實上，由于氣候變暖將導致更多的幹旱、颶風、火災等自然災害，全球對于林業産品的需求也在持續增加，森林碳匯壓力只增無減。特別是對中國而言，經年的植樹造林積累了巨大的生態效益，增強現有森林對未來氣候變化的適應能力和風險預防能力，其重要性可能不亞于更多更廣地植樹造林。目前有些研究僅僅是對森林碳匯上限進行了最樂觀的估計，然而考慮到這些真實情景，森林應對氣候變化的潛力仍值得進一步估算和探討。

　　植樹造林改變地表狀態，還具有一係列復雜的氣候效應，例如森林表面從俯視角度來看要比農田或草地表面粗糙得多，導致森林的樹冠層作為一個整體能夠吸收更多的太陽輻射，森林樹冠表層的熱量也更容易被輸送到高層大氣。此外，森林還具有更強的水分蒸騰作用，這種蒸騰作用有時讓森林表層溫度更低，這也是人們在夏天靠近一片森林時會感到涼爽的部分原因。

　　研究表明，通常植樹造林在溫帶以及熱帶地區會導致地表溫度降低，而在寒帶地區，由于森林減少了冬日積雪覆蓋，反而吸收了更多太陽輻射，導致當地全年平均溫度升高，不利于減緩氣候變暖。

　　應對氣候變化的最終目標是從碳中和邁向氣候中和，也就是使進入和離開地球大氣表層的輻射相等，這時地球才能保持“熱平衡”而不再繼續升溫。然而，一項關于歐洲的研究表明，在最大化森林碳匯、減輕表層大氣對輻射的凈吸收以及不增加地表氣溫這三個目標中，無論採取何種森林管理策略，都不能實現三者兼得。

　　但就眼下而言，森林在人類社會應對氣候變化征程中的早期貢獻是值得期待的。從更長遠的角度著眼，應更多關注森林提供生物多樣性保護、水土保持、動植物棲息地、觀光休憩等整體性生態係統服務功能的作用，這才是生態保護之本。

　　（作者係西北農林科技大學水土保持研究所研究員）

來源：2022年3月23日出版的《環球》雜志 第6期

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