《美國科學(xué)院院刊》發(fā)表中國碳收支研究專輯

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4月18日，《美國科學(xué)院院刊》(PNAS) 以專輯形式發(fā)表了中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)“應(yīng)對(duì)氣候變化的碳收支認(rèn)證及相關(guān)問題”(以下簡稱“碳專項(xiàng)”)之“生態(tài)系統(tǒng)固碳”項(xiàng)目群7篇研究論文。這不僅是中國首次，在亞洲也是首次。

據(jù)悉，該研究量化了中國陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳能力的強(qiáng)度和空間分布，并首次在國家尺度上通過數(shù)據(jù)證明，我國重大生態(tài)工程的固碳作用顯著。

項(xiàng)目群首席科學(xué)家之一、中國科學(xué)院院士方精云表示，這為今后中國應(yīng)對(duì)氣候變化的國際談判提高了話語權(quán)，也體現(xiàn)了中國科學(xué)家在這一領(lǐng)域的研究從跟蹤、并行到領(lǐng)跑的飛躍。

提前布局

全球氣候變化是當(dāng)前人類生存和發(fā)展所面臨的共同挑戰(zhàn)，為此，中國采取了一系列節(jié)能減排的措施。方精云指出，除了節(jié)能減排，生態(tài)系統(tǒng)固碳——利用植被的光合作用吸收大氣中的二氧化碳——是減緩溫室效應(yīng)最為經(jīng)濟(jì)可行和環(huán)境友好的途徑。因此，提高陸地生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量成為全球熱點(diǎn)。不過，對(duì)像中國這樣幅員遼闊、生態(tài)系統(tǒng)類型多樣的國家進(jìn)行系統(tǒng)、規(guī)范調(diào)研碳儲(chǔ)量和固碳能力難度巨大。

作為項(xiàng)目最初的設(shè)計(jì)者，中科院副院長丁仲禮表示，“碳專項(xiàng)”是中科院響應(yīng)國家重大需求,前瞻部署、頂層設(shè)計(jì)、凝聚全院相關(guān)力量推進(jìn)的重大科技項(xiàng)目，其目的是服務(wù)于國家在氣候變化應(yīng)對(duì)和談判方面的重大需求。

2011年1月，中國科學(xué)院率先啟動(dòng)“碳專項(xiàng)”，設(shè)立“生態(tài)系統(tǒng)固碳”項(xiàng)目群，試圖系統(tǒng)調(diào)查中國各類生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量和固碳能力，深入揭示中國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳收支特征、時(shí)空分布規(guī)律以及國家政策的固碳效應(yīng)。

在其后的5年中，科研人員按照項(xiàng)目統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和調(diào)查方法，系統(tǒng)調(diào)查了中國陸地生態(tài)系統(tǒng)(森林、草地、灌叢、農(nóng)田)碳儲(chǔ)量及其分布，調(diào)查樣方17000多個(gè)、累計(jì)采集各類植物和土壤樣品超過60萬份。令PNAS審稿人驚嘆：“樣方數(shù)量如此之多，取樣方法如此規(guī)范”。

“這是當(dāng)今世界調(diào)查范圍最大的野外調(diào)查項(xiàng)目，為研究中國植被生產(chǎn)力和碳收支提供了大量實(shí)測數(shù)據(jù)，也為我國國土資源利用和生態(tài)文明建設(shè)提供了重要的本底數(shù)據(jù)。”方精云說。

成果顯著

收集到數(shù)據(jù)已屬不易，但項(xiàng)目群又定下了更高的目標(biāo)：向PNAS申請(qǐng)以專輯形式發(fā)表研究成果。自2015年1月開始，在方精云的組織和推動(dòng)下，科研人員創(chuàng)新科研組織模式、打破課題間壁壘、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)完全共享，在凝練出若干個(gè)重大科學(xué)問題的基礎(chǔ)上，對(duì)所有數(shù)據(jù)統(tǒng)一整理、控制、挖掘、分析。

事實(shí)上，中國森林有多大固碳潛力、通過人工方法增加碳匯是否可行、農(nóng)業(yè)如何應(yīng)對(duì)氣候變化等問題，一直是國際上極具爭議的話題。這一研究則用數(shù)據(jù)回應(yīng)了這些質(zhì)疑。

研究證實(shí)，在中國碳排放量最大的2001~2010年期間，陸地生態(tài)系統(tǒng)年均固碳2.01億噸，相當(dāng)于7.37億噸二氧化碳，抵消了同期中國化石燃料碳排放量的14.1%;其中，森林生態(tài)系統(tǒng)貢獻(xiàn)了約80%的固碳量，農(nóng)田和灌叢生態(tài)系統(tǒng)分別貢獻(xiàn)12%和8%，草地生態(tài)系統(tǒng)基本處于碳收支平衡狀態(tài)。

該專輯還首次在大尺度上研究了植物養(yǎng)分同固碳的關(guān)系，并證實(shí)了增加生物多樣性也可以增加土壤的碳儲(chǔ)量。“十幾年前就有跡象顯示我國農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)固碳能力正在增長，但沒有數(shù)據(jù)證實(shí)，現(xiàn)在終于可以大聲宣告：中國耕作方式的改變?cè)诒ＷC農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的同時(shí)增加了土壤固碳作用。”項(xiàng)目另一位首席科學(xué)家、中科院地理與資源所副所長于貴瑞告訴記者。

同時(shí)，數(shù)據(jù)顯示，我國重大生態(tài)工程(如天然林保護(hù)工程、退耕還林工程、退耕還草工程、以及長江和珠江防護(hù)林工程等)和秸稈還田農(nóng)田管理措施的實(shí)施，分別貢獻(xiàn)了中國陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳總量的36.8%和9.9%。“現(xiàn)在可以確認(rèn)，中國生態(tài)文明建設(shè)在改變環(huán)境的同時(shí)對(duì)碳匯亦有貢獻(xiàn)。”于貴瑞說。

審稿人亦認(rèn)為：“該研究非常重要，通過實(shí)例證明了生態(tài)恢復(fù)工程在減緩全球氣候變暖過程中可以扮演重要角色。”

“兵團(tuán)作戰(zhàn)”

作為中國科學(xué)院最先部署的戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)之一，“碳專項(xiàng)”在啟動(dòng)后迅速發(fā)揮“集體作戰(zhàn)”的機(jī)制優(yōu)勢，僅“生態(tài)系統(tǒng)固碳”項(xiàng)目群就調(diào)動(dòng)了來自中科院及高校、部委所屬35個(gè)研究院所的350多名科研人員進(jìn)行系統(tǒng)、規(guī)范的調(diào)研。丁仲禮表示，這得益于國家對(duì)科技支撐的重視，得益于中科院“大兵團(tuán)作戰(zhàn)”的優(yōu)勢，也得益于參與專項(xiàng)的廣大科技人員的無私奉獻(xiàn)。

據(jù)方精云介紹，在這項(xiàng)“前無古人”的龐大工程中，很多科研人員的名字沒有出現(xiàn)在文章作者中，也無私貢獻(xiàn)出了數(shù)據(jù)，服務(wù)于國家需求。他告訴《中國科學(xué)報(bào)》記者，在重大項(xiàng)目中采用“大兵團(tuán)作戰(zhàn)”的科研組織模式起到了很好的示范作用。

歷時(shí)3年多的專輯發(fā)表過程也令方精云記憶尤深：“我們剛一提交立項(xiàng)申請(qǐng)就收到5位美國科學(xué)院院士的評(píng)審意見，審稿過程極其嚴(yán)格。但在這一過程中，我們也磨煉出一支能做出高水平成果的科研隊(duì)伍。”

方精云認(rèn)為，該成果的發(fā)表彰顯了中國科學(xué)家在碳循環(huán)、全球變化、生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)等領(lǐng)域國際地位的飛躍。

對(duì)于后續(xù)研究，于貴瑞則希望此類基礎(chǔ)性工作能獲得持續(xù)資助，以便更為清晰地摸清家底。