2035美丽中国系列报告：陆地生态系统碳汇潜力提升，助力2035美丽中国

陆地生态系统碳汇潜力提升助力 2035 美丽中国 重要发现与启示 本报告提供了最 新的关于基于自然解决方案的估算，证明了其在中国具有巨大的增汇减排潜力 在 2020 至 2060 年间，三种实施情景下所有 18 个路径减排增汇的年平均潜力为 0.67-1.65 Gt CO2e，略大于中国目前的陆地碳汇量（即 0.69–0.95 Gt CO2e yr − 1）, 这些路径不会威胁国家和区域的粮食安全、环境安全或生物多样性 在 森林生 态 系 统中实 施 的 路 径占所有 减 排 增 汇 潜力的48.6~49.2%，植树造林和避免木质燃料收获是最重要的两条森林管理路径，分别占全部六条森林路径减排潜力的14.8~15.8% 和 13.8~14% 在农田生态系统中的路径占 44.7~45.2%，生物炭占所有路径减排潜力的 32~33%，中国有 5 亿吨农作物秸秆可用于生产生物炭。另外，治理氮肥的过度使用也将带来巨大的缓解潜力。中国农田面积较大，农业生态系统具有不可忽视的减排增汇潜力 草原和湿地生态系统中实施的路径加起来占约 6% 越早实施基于自然的解决方案将更加有助于发挥其减排增汇潜力 2030 年前全面实施所有路径，可以达到最大潜力的 90%，到 2045 年即可实现国家碳中和目标，比当前在 2060 年实现目标缩短 15 年2030 年前全面实施所有路径的累积减排潜力分别是 2045年和 2060 年情景的 1.3 倍和 1.7 倍延迟基于自然解决方案的实施，则会推迟中国实现碳中和目标。造成这种差异的重要原因在于造林的碳汇量在最初几年微小，会随着林分年龄的增加逐渐增加目前地方政府的碳中和规划中很少考虑基于自然的解决方案，但立即行动对于缓解气候变化至关重要 与碳排放的社会成本、碳税和 CCUS 的成本相比，基于自然解决方案的路径有显著的成本效益，具有更加广阔的应用潜力 在立即行动的情景下，几乎所有减排措施在 2030 年之后都将具有成本效益，而且所有 18 种路径的平均成本随时间呈下降趋势 2050 年减排潜力最大的省份是内蒙古，是减排潜力最小省份（即北京）的 40 倍；山东、河南和江苏三省显示出最高的收益，省级减排成本与耕地面积呈负相关关系 由于科学认识的不足，本报告估算的潜力仍然可能存在低估 从路径上来讲，如果在粮食单产持续增加、所需耕地面积减少的前提下，加大植树造林将使减排潜力进一步提升 对于多种路径的经济成本估算过高，或收益核算偏低，具体实施进展可能要快于本研究的估算。迫切需要开展针对基于自然解决方案实施效果的观测和实验研究，以便更好地估计其实施潜力和经济成本 很多研究强调能源和工业部门减少化石燃料燃烧排放的 CO2，但未充分 考虑基于自然解决方案的路径 将陆地碳汇定为常数，假设其不随时间而变化，将在很大程度上低估陆地生态系统对于实现碳中和目标的贡献，进而会给其它部门（即能源、工业、交通运输等）减排带来不必要的压力和成本 目录CONTENTS 01引言 02陆地生态系统碳汇的重要作用 03中国陆地生态系统碳汇现状3.1 过去 40 多年中国森林面积变化趋势3.2 过去 40 多年中国陆地生态系统碳汇变化 04基于自然的解决方案 4.1 基于自然的解决方案的概念4.2 主要措施4.3 减排增汇潜力4.4 减排增汇经济成本4.5 省级减排潜力 05总结和讨论参考文献 引 言 01 以全球变暖为标志的气候变化是自上个世纪以来人类生存和社会经济发展面临的最大挑战，实现温室气体中和是控制全球温升和应对气候变化的根本途径。自 1992 年通过《联合国气候变化框架公约》（以下简称《公约》）以来，国际社会就把控制温室气体排放作为应对气候变化的首要任务。特别是 2015 年《公约》缔约方会议（以下简称 COP 会议）通过的《巴黎协定》制定了量化的温升控制目标：本世纪末的全球平均气温升幅控制在工业化前的 2℃之内，并努力限制在 1.5℃之内。后续的 COP 会议强调实现全球温升 1.5℃的重要性。联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）在 2023 年出版的综合报告指出（IPCC，2023），为了实现 1.5℃的温升控制目标，全球必须在 2030 年前将温室气体年排放量相比于 2019 年减少约 43%，2050 年前实现 CO2净零排放（即人为 CO2吸收大于人为排放），2070 年前实现温室气体净零排放。同时，历次缔约方会议均呼吁为了达到《巴黎协定》的目标，各国应该提出更加雄心勃勃的国家气候行动计划减少温室气体排放。 与此同时，党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央把生态文明建设摆在全局工作的突出位置，全方位、全地域、全过程加强生态环境保护，实现了由重点整治到系统治理、由被动应对到主动作为、由全球环境治理参与者到引领者、由实践探索到科学理论指导的重大转变，美丽中国建设迈出重大步伐。2023年 12 月中共中央国务院颁布了《全面推进美丽中国建设的意见》，到 2027 年，绿色低碳发展深入推进，主要污染物排放总量持续减少，生态环境质量持续提升，国土空间开发保护格局得到优化，生态系统服务功能不断增强，城乡人居环境明显改善，国家生态安全有效保障，生态环境治理体系更加健全，形成一批实践样板，美丽中国建设成效显著。到 2035 年，广泛形成绿色生产生活方式，碳排放达峰后稳中有降，生态环境根本好转，国土空间开发保护新格局全面形成，生态系统多样性、稳定性、持续性显著提升，国家生态安全更加稳固，生态环境治理体系和治理能力现代化基本实现，美丽中国目标基本实现。展望本世纪中叶，生态文明全面提升，绿色发展方式和生活方式全面形成，重点领域实现深度脱碳，生态环境健康优美，生态环境治理体系和治理能力现代化全面实现，美丽中国全面建成。 就我国而言，2020 年 9 月习近平总书记向全世界庄严承诺我国要实现碳达峰碳中和愿景目标，2023 年 11月中国政府发布的“关于加强合作应对气候危机的阳光之乡声明”宣布 2035 年中国国家自主贡献将包括所有温室气体（即包括 CH4和 N2O）。这些行动和举措体现了中国推动构建人类命运共同体的大国担当，展示了我国为应对全球气候变化做出的新努力和新贡献，重振了全球气候行动的信心与希望，使我国从应对气候变化的积极参与者、努力贡献者，逐步成为关键引领者。同时，习近平总书记强调，实现碳达峰碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局。然而，需要注意的是，习近平在 2022 年全球领导人气候峰会的讲话中指出，中国承诺实现从碳达峰到碳中和的时间，远远短于发达国家所用时间，需要中方付出艰苦努力。与欧美国家相比，我国从碳达峰到碳中和的时间仅有 30 年，远远短于欧盟（70 年）和美国（45年），同时我国碳达峰后的排放峰值约为欧盟和美国的 2.8 和 1.9 倍，从碳达峰到碳中和每年需要减少的碳排放量是欧盟和美国的 6.5 和 4.2 倍（Wang et al., 2023）（图 1）。为了实现这些目标，我国亟需快速打造社会经济发展新范式，实现化石能源占能源总消费比例从目前的 87% 下降到 2060 年的 15% 以下（丁仲礼，2022），承受人为源减排所带来的巨额成本。因此，习近平总书记多次强调实现双碳目标是一场硬仗，也是对我党治国理政能力的一场大考，要注重做好顶层设计，加强重大问题研究，科学设计行动方案。因此，亟需开展综合性、战略性和前瞻性的科学研究，针对双碳目标实施过程中的科学和国家需求提出符合我国国情的解决方案。 无论是实现国家双碳目标还是美丽中国目标，陆地生态系统均扮演着极为重要的角色。陆地生态系统是重要的大气碳汇，对于调节全球碳平衡起着至关重要的作用。全球陆地生态系统在 2010-2019 年间每年约吸收 123 亿吨 CO2，抵消了 31% 的工业和土地利用变化排放的 CO2（Friedlingstein et al., 2020）。我国地域辽阔，自然生态系统类型多样，特别是我国自上个世纪 80 年代以来，实施了一系列生态工程和管理保护措施，使得我国成为全球少数几个植被持续改善的地区之一（Chen et al., 2019），对固碳增汇起到了重要的作用（Fang et al., 2001; Yu et al., 2014; Lu et al., 2018）。在我国政府计划实施的碳达峰碳中和具体方案中也包括了加强自然生态系统碳汇的目标，即在 2030 年中国森林蓄积量比 2005 年增加 60 亿立方米。可以预期的是自然生态系统碳汇功能在实现国家碳中和愿景中扮演着重要的角色。 同时，基于自然的解决方案（Nature-based Solution, NbS），强调尊重自然规律，通过造林、加强农田管理、湿地保护、生态修复、改善生态管理等实施路径，提升自然生态系统的服务功能，实现控制温室气体排放，增加陆地碳汇，减缓和适应气候变化，提高气候韧性的综合手段。2017 年，Griscom 等科学家第一次在全球尺度评估了 NbS 在减缓气候变化方面的潜力。该研究分析了 20 种基于自然的气候减缓路径可能带来的减排强度及其经济成本，量化了 NbS 对于减缓生态系统碳排放和增加碳汇方面的巨大潜力。2019 年在纽约召开的联合国气候行动峰会上，NbS 被列入全球加速气候行动的九大领域之一。如何准确评估 NbS可能带来的碳汇强度对于国家减排政策的制定有重要意义。然而，对于陆地生态系统的碳汇潜力的实现路径仍然有非常大不确定性。这主要是由于不同增汇方法的投入产出不同，需要对不同方法进行准确核算，才能在此基础上设计不同的增汇路径。此外，因为自然生态系统的增汇大小和成本将直接影响在碳中和目标下的减排压力，因此，亟需对 NbS 的成本效益进行核算，并设计不同生态固碳实施路径，评估自然生态系统对碳中和目标实现的贡献。 （c）五个国家从碳达峰到碳中和年份；（d）五个国家自碳达峰年份为实现碳中和目标每年需要减排速率。 陆地生态系统碳汇的重要作用 02 陆地生态系统碳汇包含了植物、土壤和微生物在碳的吸收、转化和存储过程中的相互作用。被生态系统吸收的碳将被植物固定，并存储在生物量中。同时，也有部分有机碳在以植物凋落物的形式进入土壤，并被微生物分解或长期存储。此外，火灾，病虫害等干扰将导致储存在植被和土壤中的碳重新释放到大气中。森林、草原、湿地等陆地生态系统不但是重要的碳汇，还将通过生物地球物理反馈和生物地球化学循环调节全球气候变化。有效管理和保护这些生态系统，提升其碳汇功能，将有助于减缓气候变化并维持生态系统长期的稳定性。 通过植树造林、湿地恢复、草地保护等措施增强陆地生态系统的碳汇能力，能够有效吸收大气中的二氧化碳，减缓气候变化。这不仅符合中国“双碳”目标，也为全球气候治理贡献了力量。 提升碳汇功能的生态措施通常伴随着生态环境的改善，如水土保持、减少土地退化、提升生物多样性等。这将有助于改善人居环境，促进生态产品供给，提升国民生活质量，符合“美丽中国”中提出的“山清水秀、生态良好”的愿景。 此外，陆地碳汇提升还支持区域绿色经济发展。绿水青山就是金山银山。通过发展生态旅游、碳汇交易、林业经济等绿色产业，实现经济效益与生态保护的双赢，助力乡村振兴和区域经济协调发展。 森林是重要的陆地碳汇来源。2024 年发表在 Nature 上的最新研究表明，全球森林总体上过去三十年碳汇保持稳定（Fang et al., 2024）。温带森林碳汇增加了 30%，热带次生林碳汇增加了 29%，这在一定程度上是中国人工造林项目的成果。此外，大气 CO2浓度升高，高纬度地区温度上升等环境变化也将促进植被光合作用，增加陆地碳汇。但是，随着野火和病虫害等干扰增加，北方森林的碳汇能力下降了 31%。未来随着气候变化的正面影响逐渐减弱，可造林区域趋于饱和，森林生态系统碳汇的可持续性将严重依赖人类对森林的管理 (Fang et al., 2024)。 最后，提升陆地生态系统