我國(guó)北方植樹(shù)造林增匯效應(yīng)系統(tǒng)評(píng)估取得新成果

北京大學(xué)碳中和研究院樸世龍?jiān)菏繄F(tuán)隊(duì)聚焦我國(guó)綠色長(zhǎng)城——三北防護(hù)林，歷時(shí)多年，開(kāi)展了大尺度的配對(duì)采樣調(diào)查研究。團(tuán)隊(duì)首次通過(guò)嚴(yán)格配對(duì)的大尺度采樣調(diào)查系統(tǒng)評(píng)估了中國(guó)北方植樹(shù)造林的增匯效應(yīng)，并揭示了人工林植被碳匯和土壤碳匯的不對(duì)稱(chēng)變化受到土壤氮水平的調(diào)控，這對(duì)實(shí)現(xiàn)植樹(shù)造林增匯的準(zhǔn)確核算和精確預(yù)估具有積極意義。該研究成果以《造林后植被和土壤的不對(duì)稱(chēng)固碳受土壤氮調(diào)節(jié)》為題日前發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》。

 

本文第一作者、北京大學(xué)博士后洪松柏介紹，植樹(shù)造林被認(rèn)為是增加碳匯、緩解氣候變化的有效措施。然而，當(dāng)前學(xué)術(shù)界對(duì)植樹(shù)造林增匯潛力的估算仍然存在很大不確定性，一方面由于缺乏大尺度的野外調(diào)查數(shù)據(jù)，另一方面在于對(duì)植被碳動(dòng)態(tài)和土壤碳動(dòng)態(tài)之間的聯(lián)系認(rèn)識(shí)不足。造林帶來(lái)的植被生物量增長(zhǎng)既可通過(guò)增加凋落物輸入促進(jìn)土壤有機(jī)碳積累，但同時(shí)也會(huì)增強(qiáng)植物對(duì)土壤養(yǎng)分（尤其是土壤氮）的需求，從而激發(fā)土壤有機(jī)質(zhì)的分解。對(duì)二者之間這種復(fù)雜耦合關(guān)系及其調(diào)控機(jī)制的有限認(rèn)知極大制約了對(duì)未來(lái)植樹(shù)造林固碳潛力的準(zhǔn)確估算。

 

對(duì)此，團(tuán)隊(duì)選取了163個(gè)對(duì)照樣方和614個(gè)造林樣方，共調(diào)查了25000余棵樹(shù)木，采集分析了11000余份土壤樣品，并結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)模型，系統(tǒng)估算了我國(guó)北方大規(guī)模植樹(shù)造林的碳匯效應(yīng)，進(jìn)而解析了土壤氮對(duì)植被碳庫(kù)和土壤有機(jī)碳庫(kù)二者動(dòng)態(tài)關(guān)系的調(diào)節(jié)作用。

 

團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，中國(guó)北方大規(guī)模的植樹(shù)造林貢獻(xiàn)了約9.13億噸碳匯，其中74%源于植被生物量的增加，26%源于土壤有機(jī)碳固定。“有趣的是，生物量和土壤有機(jī)碳庫(kù)的動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)出不對(duì)稱(chēng)變化。具體來(lái)說(shuō)，隨著土壤氮的增加，生物量碳匯先增大后減小，而土壤有機(jī)碳則由碳匯轉(zhuǎn)變?yōu)橹饾u增強(qiáng)的碳源。”樸世龍說(shuō)，這一結(jié)果表明，土壤氮對(duì)人工林生物量變化和土壤有機(jī)碳動(dòng)態(tài)具有關(guān)鍵調(diào)節(jié)作用，體現(xiàn)了兩者由于養(yǎng)分需求所表現(xiàn)出的權(quán)衡，且這種權(quán)衡在不同樹(shù)種間表現(xiàn)更為突出：相比之下，生物量增長(zhǎng)更快的樹(shù)種，其導(dǎo)致的土壤有機(jī)碳變化量沿土壤氮梯度的下降更加顯著。由此可知，基于生物量估算土壤碳匯的方法存在很大不確定性，碳循環(huán)模型需要進(jìn)一步考慮植物養(yǎng)分吸收對(duì)土壤有機(jī)碳分解的影響。