中国人工造林扩展的碳储存效益

Articlehttps://doi.org/10.1038/s41467-024-48546- 0 通过中国的碳储存’s种植森林扩张 收到：2023年8月15日 KaiCheng 1,2,9,海涛杨 1,9,胜利陶 2、延军Su 3,4,红坎关 接受：2024年5月3日 1,2,天宇胡3,4,李文凯6,光彩学7, 5,YuRen 梦溪陈一、仙城Lu1、泽坤杨1、燕红唐2、柯平Ma3,4, 1,2 检查更新 京云方方2,8和清华郭 中国’广泛的人工林在碳储存中起着至关重要的作用，对减缓气候变化至关重要。然而，中国复杂的时空动态’s人工林面积及其碳储量仍未捕获。这里我们揭示了中国的这种变化’从1990年到2020年，美国使用卫星和fi现场数据。结果表明，人工林面积翻了一番，这一趋势fi编辑2000年后。这些变化导致中国’种植的森林碳储量从1990年的675.6±12.5TgC增加到 2020年的1,873.1±16.2TgC，平均每年约40TgC−1.与人工林生长相比，人工林的面积扩张贡献了〜53％ （637.2±5.4TgC）以上人工林中增加的碳储量。这种积极的政策驱动的人工林扩张催化了碳储量的迅速增加，与中国保持一致’2060年的碳中和目标。 森林是重要的碳（C）汇1–6并提供解决气候变化和生态问题的自然解决方案7–9.扩大人工林面积被认为是实现联合国主要目标的有效解决办法’s天然林区持续减少的全球森林目标10。然而 ，天然森林面积的减少超过了人工林面积的增加，导致全球森林面积净减少 1.78亿公顷，全球森林碳储量从1990年至202011年的668Pg减少到662Pg。实现2030年议程12的目标依赖于可靠的监测和veri。ficationoftheCstoredforests.Thistaskneedstotakeintoaccountlandspace-timedynamicandforesttypes,differentbetweenplantedandnaturalforestsduetodifferentspeciescomposition,standsstructure-ture,age,andmanagementcontext13–16.在拥有世界的中国’我国最大的人工林面积，占全球人工林面积的1/4以上17，综合分析其人工林C储存需求调查。 中国’s在扩大人工林面积方面的成就在国内和全球范围内都是一项了不起的成就18。尽管全球森林面积减少，但中国’种植森林面积的扩大已经取得了显著的成就fi不能为增加中国做出贡献’s连续几年的森林面积19,20。截至2020年，Chi-na’我国森林面积达到约2.2亿公顷，占世界的5%’s森林区11 。这种扩张是政府努力将农田，灌木丛和草原转变为人工林的结果，17,18, 21,22。这种努力增加人工林面积不仅增加了中国’的森林总面积，但也导致了土地利用和土地覆盖(LULC)的急剧变化，影响了中国’s森林C储存能力5,11,23–26.基于国家森林管理计划（2016年–2050)，中国’s森林面积将继续占中国的26 ％’stotallandareaby2050,requiresanadditionalconversionofover2.8millionhafromotherLULCtoforests20.ThishashighlightedtheHurditionalneedforaccuracyquantine-fyingthepatimoporaldynamicsofadvateforeconversionfrom 1北京大学地球与空间科学学院遥感与地理信息系统研究所,北京100871 北京大学城市与环境学院生态学,北京100871.3中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室,北京100093.4中国科学院大学,北京100049.5海南大学热带农林学院,海口571737.6中山大学地理与规划学院,广州510275.7北京绿谷科技有限公司.北京100091.8北京大学地表过程教育部重点实验室,北京100871.9这些作者做出了同样的贡献：郑凯，杨海涛。.电子邮件：guo.qinghua@pku.edu.cn 其他LULC类型为13,27，并设计了最佳的C存储策略，以利用人工林的扩展 28,29。 然而，目前可用的中国地图’s人工林havelimitationsinbothspaceandtimecoverage30,31.Theseexistingnationalmapsanddatasetswerecreatedthroughforestinventoryorthedigitizationofforestinventorymapsforspecifi具有粗略空间分辨率的c年21,32或仅与特定有关fiC亚型23,33,34，因此 不足以跟踪中国’在人工林面积扩张13,35,36方面的多年努力。因此，迫切需要对与中国人工林面积扩张相关的碳储量进行高空间分辨率、国家尺度的研究和长期系列评估。 为此，利用所有可用的Landsat-4/5/7/8/9表面重新fl1990年至 2020年在GoogleEarthEngine（GEE）云计算平台中使用的图像fi现场样本 ，我们为中国生成了高分辨率的墙到墙人工林图。这些努力产生了捕获人工林覆盖率动态的能力fi以30米的空间分辨率从1990年到2020年的ve年间隔(见方法和补充信息)。整合中国的数据’s人工林’时空动态、LULC转换、植被C密度和植被类型图，然后分析了中国’1990年至2020年的人工林C储量。由此产生的综合数据集不仅有助于理解中国的影响’s人工林 扩展，但也是评估其在国家内部对气候变化和可持续发展的影响的宝贵工具。 Results 中国人工林时空动态制图中国五年期地图’从1990年到2020年的人工林表明 ，人工林的面积以每年14,613平方公里的速度扩大，从1990年的464,715 平方公里到2020年的903,099平方公里，净增加了94.33％（图。1a、b 、e)。人工林面积的增加是479,681m2的增加和41,297m2的损失的综合结果，导致净增加438,384m2（图1e和补充图。1).将我们的地图与《国家森林清单》和《国家林业统计年鉴》的人工林图进行了比较，显示了该地区和地区的微小差异。ficantlypositiverelationship(R2rangefrom0.8to0.9,P<0.01)(SupplementaryFig.2and3).Theoverallaccuractsforthegeneratedfilesrangefrom77.3%to81.8%from1990to2020(SupplementaryFig.4).Theseacaccuracyassessmentssupportthereliability’种植的森林，提供了森林fi认为我们的地图与现有的数据集和完整的fi这是本研究的目的。 中国’s人工林在纬度、纵向和海拔方面遵循典型的森林分布格局 80 100 120 1400E 80 100 120 1400E a 1990 b 2020 面积(公里 )2) 面积(公里 )2) 0 0 80 100 120 140 d NE NW NO EA SW SO -10 面积1(公00里 1200 c 1000 800 40 40 600 计数 400 30 30 200 50 50 0 120 -30 1000200030004000 e立面图 90 51.33 50 60 30 面积（104 46.56 0 57.85 55.87 79.07 71.83 90.31 40 1990199520002005201020152020 Year f 无NENWEASOSW 15 12 9 30 6 3 0 Net损失区增益域 图1|1990-2020年人工林面积时空动态a,b中国’1990年和2020年的人工林分布分别为 0.1°网格尺度。c人工林的分布以及各种海拔。 d1990年至2020年人工林面积损益的空间分布 0.1°网格刻度。e每一次人工林面积的变化fi从1990年到2020年。f从1990年到2020年，六个地理区域的人工林面积得失。北，东北，西北，西北，东，南，西南。 80 100 120 1400E 80 a b 100120 2020 1400E 1990 80 100 120 140 c 人工林碳变化 TgC 30 -0.1 图2|中国人工林C储量的时空变化。a中国地图’1990年种植的森林碳在生物量中的储量为 0.1°网格尺度。b中国地图’s人工林碳在2020年生物量中的储量以0.1°网格尺度表示。c地图 01.0 中国’s人工林C贮量以0.1°网格尺度变化（2020年网格内人工林C贮量与1990年同一网格内人工林C贮量的变化）。 40 50 30 40 50 30 40 50 分布32。2020年，人工林主要集中在海拔低于1500米的地区（图。1c） 。大多数人工林位于南部地区，占人工林总面积的32.6％，其次是东部地区 （20.1％）和西南地区（16.6％）（图1a、b)。另一方面，西北地区的人工林面积比例最小，仅占其总面积的5.5％（图1和补充图。5），但人工林面积扩张速度最快，从1990年到2020年增长了266.5%（图。1f).总体而言，所有地区都显示出净增长，尽管有sig-i。fi不能fl2005年左右的波动（图。1f和补充图。6b).南部的增长率最高，总增加量为150,088m2，平均每年 增加量为5,003m2（图1f).西南（103,729m2）和东部（73,208m2）也表现出大幅扩张（图1f).通过将30米分辨率的人工林图聚合为0.1°网格单元，我们分析了网格尺度下人工林面积变化的特征。我们发现，从1990年到2020年，91％的变化像素显示出积极的趋势，其中84.0％具有统计学意义。fican(P<0.01)(SupplementaryFig.7a).Thesepositivetrendsweremostlyobservedintheeastandsouth(SupplementaryFig.7a).Intermsofthechangingtrendsintheexpansionrateofthe人林area,weobservedthatonly7.4%ofthechangedpientsfi不能(P<0.01) （补充图7b），主要分布在西南，西北和北部地区（补充图7b）。在中国大部分地区，人工林面积扩张率呈下降趋势，这与Chi-na观察到的趋势一致’根据《国家林业统计年鉴》（补充图8）的报告，从1990年到2020年的年度造林和再造林面积，特别是在东部，南部和北部地区29，这些地区的合适人工林面积已接近饱和（补充图8）。 人工林C储量的变化中国的动态’从1990年到2020年，种植的森林碳储量在生物量中表现出明显的时空变化（图2）。总体而言，我们发现了中国碳储量增加的趋势’s人工林，从1990年的675.6±12.5（平均值±标准偏差 ）泰格（Tg）C增加到2020年的1,873.1±16.2TgC，每年增加约40.0TgC（图3a和补充表1）。中国的碳储量增加’splantedforestscloselyalignedwiththespatiotemporaldynamicsofadvantedforestdistributionandexpansion(Fig.1dand2c).Since1990,themostsubstantialincreasesinCstoragewithinChina’sstartedforestshavebeenobservedinregionswithextensiveforestcovers(Fig.1and2).TheincreasedC