北京时间4月18日凌晨3时，中国科学院战略性先导科技专项“应对气候变化的碳收支认证及相关问题”(以下简称“碳专项”)之“生态系统固碳”项目群系列研究成果，以专辑形式发表在国际权威学术刊物《美国科学院院刊》上。这一举动不仅是中国首次，在亚洲也尚属首次，在国际上也十分少见。我国生态系统的碳储量和固碳能力究竟几何?研究取得了哪些进展?记者采访了相关专家学者。
应对形势愈发紧迫
由于能源消耗和温室气体排放量持续增加的趋势难以逆转，我国正面临温室气体减排或限排的巨大压力
人类使用煤炭、石油、天然气等化石燃料所导致的以二氧化碳(CO2)为主的温室气体排放，被认为是引起全球变暖的主要原因。为此，2016年11月4日正式生效的《巴黎气候变化协定》中明确要求，世界各国要加强对气候变化威胁的全球应对，推动各方以“自主贡献”的方式参与全球应对气候变化行动，以此来降低温室气体排放，减缓全球升温速率。
作为负责任的大国和《巴黎气候变化协定》缔约方，近年来，中国从转变经济发展模式和保护生态环境的需要出发，制定了“调整经济发展模式、促进节能减排技术进步、增强生态系统碳汇功能”的战略思路，并在降低能耗和减少温室气体排放方面，取得了举世瞩目的成绩。
然而，为满足人民对美好生活需求的持续提升，中国能源消耗和温室气体排放量持续增加的趋势难以逆转，势必面临履行《巴黎气候变化协定》中温室气体减排或限排的巨大压力。
值得关注的是，利用陆地生态系统固碳，是减缓大气CO2浓度升高最为经济可行和环境友好的途径。“随着化石燃料的大量使用，中国的碳排放量仍在不断增长，当前应对气候变化的任务是紧迫的。”碳专项“生态系统固碳”项目群首席科学家之一、中国科学院植物所前所长方精云院士指出，如何提高陆地生态系统碳储量和固碳能力，既是全球气候变化研究的热点领域，也是国际社会广泛关注的焦点。
2011年1月，中国科学院率先启动了碳专项。其中的一个核心内容，就是通过系统调查和观测中国各类生态系统的碳储量和固碳能力，来深入揭示中国陆地生态系统碳收支特征、时空分布规律以及国家政策的固碳效应，从而为我国经济转型发展、气候谈判提供科学支撑。
方精云介绍，此次项目群发表的7篇研究论文全面、系统地报道了中国陆地生态系统结构和功能特征及其对气候变化、人类活动的响应，量化了中国陆地生态系统固碳能力的强度和空间分布，以及生物多样性和大尺度养分条件对生态系统生产力的影响，取得了一系列原创性重大成果。
多个首次实现领跑
该研究首次在国家尺度上直接证明了人类有效干预能提高陆地生态系统的固碳能力，证实了增加生物多样性可以增加土壤的碳储量……
要摸清我国“碳收支”的家底，不仅得管“支出”，从源头做起节能减排;还得看“收入”，增强生态系统固碳。专家指出，我国生态系统的固碳能力往往被低估了。
“事实上，中国陆地生态系统在过去几十年一直扮演着重要的碳汇角色。”方精云介绍，例如在2001年至2010年期间，陆地生态系统年均固碳2.01亿吨，相当于抵消了同期中国化石燃料碳排放量的14.1%。其中，中国森林生态系统是固碳主体，贡献了约80%的固碳量，而农田和灌丛生态系统分别贡献了12%和8%的固碳量，草地生态系统的碳收支基本处于平衡状态。
所谓“碳汇”，是指通过植树造林、森林管理、植被恢复等措施，利用植物光合作用吸收大气中的CO2，从而减少温室气体在大气中浓度的机制。“生态系统的固碳能力主要依靠植物的光合作用，将大气中的CO2转化为碳水化合物，并以有机碳的形式固定在植物体内或土壤中。”方精云说。
据悉，该研究首次在国家尺度上通过直接证据证明了人类有效干预能提高陆地生态系统的固碳能力。例如，我国重大生态工程(如天然林保护工程、退耕还林工程、退耕还草工程以及长江和珠江防护林工程等)和秸秆还田农田管理措施的实施，分别贡献了中国陆地生态系统固碳总量的36.8%(7.4千万吨)和9.9%(2.0千万吨)。
不仅如此，该研究还首次在国家尺度上开展了群落层次的植物化学计量学研究，验证了生态系统生产力与植物养分储量间的正相关关系，揭示了植物氮磷元素的生产效率;首次揭示了生物多样性与生态系统生产力和土壤碳储量之间的关系，证实了增加生物多样性不仅能提高生态系统的生产力，还可以增加土壤的碳储量。
“这些研究成果证明，中国这么多年来为生态环境所做的努力，的确使生态环境向好的方向演化。”方精云表示，该成果的发表彰显了中国科学家在碳循环、全球变化、生态学等领域的国际地位，体现了我国科学家在该领域的研究从国际跟踪和并行到领跑的飞跃。
翔实数据破解难题
在这一当今世界调查范围最大的野外调查项目中，科研人员系统调查了中国陆地生态系统碳储量及其分布，提供了大量野外实测本底数据
调查样方1.7万多个、累计采集各类植物和土壤样品超过60万份……在为期5年的项目执行中，来自中科院及高校、部委所属35个研究院所的350多名科研人员，按照项目统一的实验设计和调查方法，系统调查了中国陆地生态系统(森林、草地、灌丛、农田)碳储量及其分布。
“可以说，这是当今世界调查范围最大的野外调查项目，为研究中国植被生产力、碳收支以及生物多样性的宏观格局提供了大量野外实测数据，也为我国国土资源规划、保护与利用，以及生态文明建设和‘美丽中国’愿景的实现提供了重要本底数据。”方精云说。
为充分挖掘这些得来不易的数据，自2015年1月开始，科研人员创新科研组织模式、打破课题间壁垒、实现数据完全共享，在凝练出若干个重大科学问题的基础上，对所有采集数据统一汇交整理、统一控制数据质量、统一进行数据挖掘，从多个层面系统深入地分析了中国陆地生态系统碳源汇特征、驱动因素以及相应的生态系统功能。
“在中国这样辽阔的土地上，它的固碳潜力究竟还有多大?”“通过人工办法实施生态造林工程等来增加碳汇，缓解气候变化，到底可行吗?”“几千年的农耕文明导致土壤中有机质快速下降、碳储量减少，我们当前在农业生产中对于应对气候变化还能做些什么?”中科院地理资源所副所长于贵瑞表示，“风风雨雨这么多年，该项目群研究成果厘清了我国在应对气候变化中付出的努力，使我们能够理直气壮地展示出中国政府和人民对于缓解气候变化所作出的巨大贡献”。
美国科学院院士Inder M. Verma认为，该论文为证实生态恢复工程对于中国碳汇的影响方面作出了重要贡献。论文的两位国际评审专家也认为，该研究提供了翔实、独特的数据库，将有助于地理学家、生物地球化学家、植物生态学家等在大尺度范围上，验证一些以往在小尺度上得到的假说。
此外，这项成果的发表也为人类干预促进生态系统碳吸收提供了新的见解，为正在经历类似经济和社会变革的其他国家提供了有益的经验和启示。
