近日，园艺林学学院林业遥感团队佃袁勇副教授课题组在定量表征亚热带森林固碳潜力方面取得重要进展，研究成果以“A new index integrating forestry and ecology models for quantitatively characterizing forest carbon sequestration potential ability in a subtropical region”为题在环境科学领域国际学术期刊《Ecological Indicators》上发表。
随着应对全球气候变化的紧迫性逐渐增强，多国政府宣布了本世纪中叶前后实现“碳中和”目标，并且把提升森林碳汇作为实现“碳中和”的重要手段。我国提出“双碳战略”目标明确了“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和，2030年森林蓄积量将比2005年增加60亿m3”。鉴于森林在碳中和中的重要作用，准确评估固碳能力并精准预测未来碳汇潜力成为一项重大任务。然而，由于影响森林固碳能力的因素不同，生态学家和林业专家在不同尺度上使用不同模型评估森林碳汇能力，这可能导致评估森林固碳量的不一致性，加大了森林碳汇能力定量描述的不确定性。
研究团队构建了一种全新的森林碳汇潜力指数（FCSPI）用于描述森林当前固碳现状与森林潜在固碳能力之间的差异，可便捷、高效的评估森林碳汇能力。该指数创新性的将森林生长模型和气候生产力模型相结合，可评估从林分到区域尺度的森林固碳潜力。该研究在中国北亚热带区域进行试验，揭示了该区域当前和未来的固碳潜力。研究结果发现，在现有的模式下，预计到2030年和2060年，该区域森林固碳的潜力相较于2010年将分别减少14.83%和59.91%。该研究的成果指明森林碳汇具有服务窗口期，因此在“碳中和”背景下考查森林碳汇作用时，必须对造林、森林经营等林业增汇措施的时间路径进行科学规划，确保“碳中和”目标可持续实现。
森林碳汇潜力指数依据逻辑斯蒂模型，通过460个国家森林持续清查（NFCI）样地数据构建了林分尺度的碳汇潜力指数；进一步考虑气候、地形和土壤变量对森林碳汇的影响，利用随机森林（RF）构建了空间连续分布的碳汇立地指数（SIC）模型；最后结合生长过程模型，从而预测整个北亚热带的FCSPI。经检验，该指数的R2值可达0.78。
研究结果揭示了北亚热带森林固碳潜力的时空分布特点。总体来看，森林固碳能力具有时间异质性。随着林龄的增长，森林固碳能力先增加后减少，幼、中龄林分碳汇能力较强，老龄林碳汇能力较弱（图1）。
图1. FCSPI随着森林林分年龄的变化
从森林固碳的空间分布来看，森林碳汇潜力表现出很大的空间变异性，在不同植被区分布不均，碳汇潜力较大区域分布在湖北的东南部、西北部和西南部（图2）。同时，该团队还预测了2030年、2060年的森林碳汇潜力分布图（图3，图4）。总体来看，如果环境和外部条件不变，FCSPI将随着时间的推移逐渐降低。到2030年和2060年，该区域的FCSPI预计将分别减少14.83%和59.91%。
图2. 森林碳汇潜力指数（FCSPI）的在不同植被带的空间分布图
在第8次（2009-2013年）森林调查中，森林碳汇潜力指数（FCSPI）的在不同植被带的空间分布图中，I1代表大别山桐柏山低山丘陵植被区，I2代表鄂西北山地丘陵植被区，II3代表鄂东南低山丘陵植被区，II4代表江汉平原湖泊植被区，II5代表鄂西南山地植被区。地图中已排除无森林覆盖的区域。
图3. 2030年森林碳汇潜力指数（FCSPI）在不同植被带中的空间分布
2030年森林碳汇潜力指数（FCSPI）在不同植被带中的空间分布中，I1代表大别山桐柏山低山丘陵植被区，I2代表鄂西北山地丘陵植被区，II3代表鄂东南低山丘陵植被区，II4代表江汉平原湖泊植被区，II5代表鄂西南山地植被区。
图4. 2060年森林碳潜力指数（FCSPI）在不同植被带中的空间分布
2060年森林碳潜力指数（FCSPI）在不同植被带中的空间分布中，I1代表大别山桐柏山低山丘陵植被区，I2代表鄂西北山地丘陵植被区，II3代表鄂东南低山丘陵植被区，II4代表江汉平原湖泊植被区，II5代表鄂西南山地植被区。地图中已排除无森林覆盖的区域。
该研究成果对于理解和预测森林在全球碳循环中的作用至关重要，为未来的环境保护和气候政策制定提供了科学依据，对指导土地利用规划、自然保护区建设和森林经营管理具有重要意义。此外，FCSPI的开发为全球范围内的碳汇评估提供了一个新的方法论工具，有助于实现碳中和目标。
该研究得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费的资助。林学系副教授佃袁勇为论文第一作者和通讯作者，滕明君副教授、王鹏程教授、硕士研究生郭志强、刘昊辰、林浩然、黄玲雅，湖北省林业科学研究院崔鸿侠参与该项研究工作。
南湖新闻网链接：https://news.hzau.edu.cn/2023/1205/68571.shtml
作者：刘昊辰
审核：佃袁勇
