中國生態系統碳匯功能提升的技術途徑:基於自然解決方案丨科技支撐「雙碳」目標實現

科學參考 發佈 2022-07-07T00:41:23.254492+00:00

鞏固和提升生態碳匯功能,需要與國土空間規劃和生態保護等相結合,穩定現有森林、草原、濕地、濱海碳碳匯,進而實施生態保護與修復等重大增匯工程,同時還需要推動生態系統管理及新型生物/生態碳捕集、利用與封存技術的開發應用。




於貴瑞* 朱劍興 徐麗 何念鵬

中國科學院地理科學與資源研究所 中國科學院生態系統網絡觀測與模擬重點實驗室


2030 年前碳達峰、2060 年前碳中和已被確定為中國經濟社會發展的重要戰略目標。當前,中國陸地生態系統碳匯能力約為每年 10 億—13 億噸二氧化碳(CO2)。鞏固和提升生態碳匯功能,需要與國土空間規劃和生態保護等相結合,穩定現有森林、草原、濕地、濱海碳碳匯,進而實施生態保護與修復等重大增匯工程,同時還需要推動生態系統管理及新型生物/生態碳捕集、利用與封存技術(Bio-CCUS/Eco-CCUS)的開發應用。通過統籌陸地-河流-海洋國土空間規劃和各種增匯技術,有望實現中國區域生態系統自然和人為碳匯功能倍增目標,即在 2050—2060 年實現每年 20 億—25億噸 CO2 的碳匯貢獻。當前,亟待系統梳理生態系統碳匯提升關鍵技術,科學評估其增匯效應、經濟可行性和時間可持續性,集成不同區域增匯技術並開展區域示範。



2030 年前碳達峰、2060 年前碳中和已成為中國重要的長期戰略目標,必須統籌「減排、保碳、增匯、封存」4 個技術途徑的宏觀布局,協調「脫碳能源轉型、減排產業結構調整、增匯生態環境建設」3 個新型生態經濟及產業的協同發展。陸地生態系統具有巨大的碳匯能力,鞏固和提升其碳匯功能是實現碳達峰、碳中和(以下簡稱「雙碳」)目標的重要途徑之一。推進生態系統碳匯功能保護與提升的關鍵技術和優化模式的示範應用,研發生物和生態碳捕集、利用與封存(CCUS)新技術是落實國家碳中和戰略的迫切需要。



生態系統碳循環過程、固碳機制和增匯原理,一直是近年的熱點研究內容。以往的立地尺度、景觀尺度的生態學過程研究,以及區域生態系統與氣候系統的反饋研究,已經奠定了區域固碳增匯技術研發的理論基礎。當前,鞏固和提升生態系統碳匯功能的主要科技任務包括:


1. 強化國土空間規劃和用途管控,嚴守生態保護紅線,穩定現有森林、草原、濕地、濱海、凍土等生態系統的碳儲量;


2. 實施自然保護工程與生態修復工程,提升生態系統質量及碳匯功能;


3. 統籌現有天然生態系統、自然恢復的次生生態系統、人工恢復重建的生態系統等,綜合提升碳匯能力。



經過長期研究,科研人員針對不同類型的生態系統已開發出眾多行之有效的碳保護及碳匯提升的技術方法。然而,在國家「雙碳」目標下,如何有效評估這些技術的經濟可行性、碳匯功能的穩定性和可持續性,以及在區域及全國範圍集成應用和實驗示範等問題尚未解決。本研究重點圍繞我國陸地生態系統的碳匯功能保護和提升關鍵技術及其示範應用開展討論,旨在為國家制定國土空間規劃和用途管控、生態保護修復重大工程及區域碳匯技術集成應用等提供參考。



1 基於自然解決方案的生態系統碳匯能力鞏固和提升原則



在覆蓋全國範圍的陸地和濱海疆域內實施跨區域、跨行業的「雙碳」行動,是一個涉及政治、經濟、社會發展和生態建設的巨大生態系統工程,需要貫徹基於自然解決方案(nature-based solutions,NbS)的空間優化布局、資源環境合理配置的系統工程理念,普及生態系統碳庫保護和碳匯功能提升關鍵技術。NbS 核心理念是尊重自然規律、依據自然條件、利用自然過程,因地制宜地制定基於生態系統途徑的典型類型生態系統碳匯提升方案;以及在區域上制定基於宏生態系統途徑的碳庫保護和碳匯功能提升方案,優化管理區域的自然-經濟-社會複合生態系統,以實現社會、經濟和生態環境效益的協調統一。NbS 以生物圈與環境系統演變原理、宏系統間的偶聯性原理、生態系統的整體性原理、人類與自然和諧共生理論為科學依據,構建山水林田湖草沙冰與人類社會的生命共同體,實現水-土-氣-生的自然環境及資源時空格局優化配置。因此,在基於 NbS 制定不同區域及國家層面應對碳中和的生態系統碳匯提升方案時,需要遵循以下 4 個原則。



生態碳匯提升需要與國土空間主體功能區劃相協調


提升生態系統碳匯的實施方案必須與現有的國土空間主體功能區劃相協調,辨識出重要自然碳匯功能區、人工增匯功能區,進而融合到國家重要生態保護區、生態紅線區及生態修復重大工程區的布局之中,強化國土空間範圍內的各特定地域「山水林田湖草沙冰」和「洋海灣島礁岸」的整體治理。中國的生態碳匯地理格局及自然區劃是制定碳中和行動方案空間布局的基礎。應按照自然地理條件,統籌規劃國土空間的碳匯功能區域,優先選擇重要生態關鍵帶(ecologically critical zone),布局生態系統增匯技術集成模式的實驗示範。



生態碳匯提升需要融入自然保護及生態建設事業


國家層次的生態碳匯鞏固和提升戰略,必須在整個國土空間上實施;而且,區域碳匯功能提升技術模式也必須依據區域自然地理條件決定的生態系統生產力和經濟社會發展狀況,其生態工程建設應滿足於自然地理條件、經濟社會狀況及科學技術能力的約束。中國的宏觀地貌、地理和氣候格局決定了主要碳匯功能區的基本空間格局。廣袤的山地森林具有強大的固碳功能,並且當前我國大多數山地森林還正處於生態恢復階段,是重要的潛在增匯區。此外,我國的海岸帶、河岸帶、交通線(路岸帶)、城市綠地(綠化帶)等是近年來的國土綠化重要區域,具有很大的增匯潛力。《全國重要生態系統保護和修復重大工程總體規劃(2021—2035 年)》提出的「三區」(青藏高原生態屏障區、黃河重點生態區、長江重點生態區)、「四帶」(東北森林帶、北方防沙帶、南方丘陵山地帶、海岸帶)生態保護和修復規劃是指導國家碳匯功能區規劃基礎,也是生態碳匯提升宏觀決策的重要依據。



生態系統碳匯功能提升需要結合歷史文化傳承和鄉村振興行動


全國生態系統增匯工程布局應與自然和文化遺產保護、生物多樣性保護和區域發展相結合。中國具有悠久的歷史和文化遺產,許多地理空間不僅是自然和文化遺產的承載體和分布區,也是重要的生物多樣性及生態碳匯功能區。保護分布在全國不同疆域、千姿百態的名山大川、祠院寺廟、遺蹟等自然和文化遺產必須以對自然景觀、生態系統及人文環境等載體的保護和恢復為前提,實現碳匯保持與人類文明延續相結合。與此同時,鞏固拓展脫貧成果、全面推進鄉村振興戰略是我國社會發展的重要目標。大別山區、大興安嶺南麓山區、滇桂黔石漠化區、滇西邊境山區、西藏、新疆南疆四地州等 14 個原集中連片特困區面積約占國土總面積的 41.74%,這些原集中連片特困區具有高碳儲量、高人均碳匯能力的區域特徵。因此,如何協調貧困區經濟發展、資源開發利用、生態環境保護及鞏固提升生態碳匯功能,備受政府和公眾的關注。需要建立生態碳匯產品價值實現機制,通過碳匯交易、碳匯稅、財政轉移支付等機制,以保障貧困區經濟發展與環境協調的雙贏,實現「雙碳」目標與生態恢復、美麗中國建設和鄉村振興的協同。



生態碳匯功能提升及實施應與區域生態系統管理相結合


鞏固和提升生態碳匯功能區固碳能力的核心技術是基於自然的區域生態系統綜合管理,普及和應用「生態保護-生態恢復-鄉村振興-保碳增匯」多目標兼容的區域生態管理模式。過去幾十年來,我國在典型生態系統結構-過程-功能作用機制研究基礎上,研發了農田土壤、人工林、天然次生林、草地、濕地、荒漠綠洲等生態系統固碳增匯技術,並針對不同地理區域研製了多樣的生態系統管理模式,為各碳匯功能區的保碳增匯提供了豐富的技術儲備(表 1)。這些技術或模式大多具有長期觀測試驗基礎,並經過觀測數據驗證。然而,當前的一些忽視自然規律、過度追求「人為碳匯」的行為卻值得關注。例如,在乾旱半乾旱荒漠盲目地大規模種植森林或灌木林,不僅增匯效果十分有限,還會造成土壤流失和碳庫丟失。又如,一些地區以森林是重要碳匯為理由,將大面積濕地改為林地。這種土地利用轉換(尤其在高海拔或高緯度地區)將會加速土壤有機質的分解,造成土壤碳匯丟失,其綜合的增匯功能值得商榷 。


表1 人為管理措施對生態系統碳匯效應的影響及其定性評價


2 提升生態系統碳匯功能的途徑及其關鍵技術



從《京都議定書》(1997 年)、《哥本哈根協議》(2009 年)到《格拉斯哥氣候公約》(2021年),生態系統碳保護和增匯都被認為是最綠色、最經濟、最具規模效益的技術途徑。過去幾十年,中國生態環境建設取得了巨大成就,為生態碳庫保護和碳匯能力提升奠定了基礎,對構建當下的生態建設與固碳增匯協同的理論體系、應用技術和模式也具有重大意義。在此基礎上,還應從地質系統碳循環、地表系統碳循環、生態系統碳循環、人文社會系統碳循環耦合的新視角,建立支撐「雙碳」戰略的地球系統碳循環的理論及人為調控體系。在致力於發展地質工程的 CCUS 理論和技術的同時,更加重視新型基於生物學或生態學理論的 CCUS(Bio-CCUS 或 Eco-CCUS)的開發應用。



傳統的農林業減排增匯技術途徑


傳統的農林業減排增匯技術,主要包括造林、再造林和森林管理、農業保護性耕作、畜牧業減排、草地和濕地管理、濱海生態工程(如藍碳養殖業)等綠色低碳減排或增匯技術措施。當前應致力於應用和發展的技術措施包括:


1. 實施生態保護修復重大工程,開展不同地理單元的山水林田湖草沙冰一體化保護和修復,持續增加森林面積和蓄積量。


2. 大力推進國土綠化行動,鞏固退耕還林還草成果,實施森林質量精準提升工程。


3. 採取多樣化的森林經營和管理措施,如延長森林間伐時間、人工林撫育、防火和病蟲害防治等。


4. 加強草原生態保護修復,強化內陸河岸、湖泊和沼澤濕地保護。


5. 整體推進濱海(濕地)生態保護和修復,尤其是紅樹林、海草床、鹽沼等保護。


6. 開展耕作制度變革及耕地質量提升行動,實施黑土、黃土和紅壤的保護工程,提升土壤碳庫及其穩定性。


7. 加強內陸鹽鹼土和岩溶區域地質碳匯功能的研究與開發(表 1)



相關研究表明,農業的保護性耕作和有機肥使用等措施的固碳潛力每年約 1.4 億—1.7 億噸 CO2;草地圍欄和種草等措施的固碳潛力每年約 0.6—0.8 億噸 CO2。然而,上述這些增匯潛力還都是基於小範圍、短時間的調查結果推測獲得,仍存在較大的不確定性,並且其經濟可行性尚待研究。



生態工程的增匯途徑


生態工程增匯模式的構建需要統籌國土空間綠化與生態環境治理,圍繞提升森林、農田、草地、荒漠、內陸濕地、湖泊、濱海濕地、近海養殖業等生態碳匯功能,挖掘現有成熟技術,整合形成適用於景觀、流域到區域的系統化技術模式。應充分總結各類生態系統定位觀測、研究和增匯相關技術研發和示範成果,匯集碳匯功能提升的技術模式庫,支撐區域碳匯綜合示範。



過去幾十年,科學家已經發展和系統總結了眾多行之有效的生態增匯措施(表 1),如造林再造林、退耕還林、天然草地封育等。然而,在落實碳中和戰略的應用過程中,亟待科學評估這些增匯技術的碳匯效應、時間可持續性、空間適用性、經濟可行性,分級和分類型地推薦可以大規模推廣的生態工程增匯措施。我國的新增造林、路岸河岸帶和城市綠地生態建設規模還在不斷增大,依據國家統計的各省新造林和城市綠地面積,結合各區域所對應的固碳速率分析表明,實施新規劃的生態恢復和國土綠化工程具有巨大的固碳潛力,新增造林及城市綠地預計具有每年 0.3 億—0.8 億噸 CO2 的固碳潛力。



新型生物/生態碳捕集、利用與封存途徑


Bio-CCUS 或 Eco-CCUS 是指通過提升陸地生態系統生產力途徑來更多地固定大氣 CO2,並將其轉換為有機生物質,進而作為能源、化工或建築材料替代化石產品,或直接埋藏或地質封存。光合作用是地球上最大規模的能量和物質轉換過程,是高效轉換光能固定 CO2 的自然過程,可為 Bio-CCUS 或 Eco-CCUS 提供充足原料。



1

利用分子生物學原理,研發高新生物固碳技術


分子生物學的轉基因及分子設計等技術正在快速發展,為開發生物碳匯封存提供了潛在技術,在構建 CO2 高效生物利用或封存的技術模式集成體系方面具有廣泛的應用前景。潛在的技術突破包括:


1. 利用分子生物學的技術改良光合生物的捕光、固碳和代謝途徑,提升生物光合固碳效率;

2. 改良篩選出更高效的固碳、抗鹽鹼或抗乾旱的樹種和草種;

3. 有可能培育出高效固碳且減污的微生物或水生植物。



2

基於現代生物合成原理,開發人工模擬光合作用新技術


現代生物技術的發展為生物改良及模擬光合作用的技術突破提供了條件。人工利用和模擬生物光合作用,將陽光、水和 CO2 轉化為碳水化合物的技術突破,有可能為 Bio-CCUS 或 Eco-CCUS 提供顛覆性關鍵技術。潛在的技術突破領域包括:


1. 發展化學與生物催化相耦合技術,構建形成簡單的固碳澱粉人工合成途徑。

2. 挖掘生物酶催化劑,突破自然界澱粉合成的複雜調控障礙。

3. 開發模塊組裝優化與時空分離策略,解決人工碳固定途徑中的底物競爭、產物抑制等問題。

4. 突破應用技術的成本限制,提高人工固碳技術的應用價值和產業化進程。



3

利用污染或廢棄地等土地資源,發展生物/生態固碳技術


中國存在一些污染土地、污染濕地、廢棄礦區等土地資源。這些土地雖然不適合種植人畜食用的農作物,但可以用於種植高光效的高生物量植物(如楊樹、芨芨草、蓖麻、玉米、甜高粱、甘蔗等);這些植物生產的生物量既可以作為生物能源和生物化工原料,也可以將收穫物壓縮為顆粒或者炭化後直接埋藏,實現長期的碳封存。以種植玉米或高粱為例,每公頃每年可收穫秸稈和籽粒 30 噸,其年淨碳固持速率可達 49.4 噸 CO2/公頃;如果按 CCUS 途徑的每噸 CO2 的價格為 1300—2000 元計算,則其單位面積的碳匯經濟效應甚至會超過傳統農業種植的經濟價值。



4

利用農業和林業殘餘生物量,發展生物/生態固碳技術


森林和農田生態系統每年會產生大量的廢棄物或秸稈生物質,是巨大的生物資源。Yan 等通過生物量熱值研究發現中國陸地生態系統每年新增有機物質積累非常巨大;因此,利用好森林更新、砍伐、撫育所移除的生物量將提供巨大的生物質替代能源,助力「雙碳」目標的實現。根據相關研究,中國現存林植被生物量增長速率在 2035—2040 年有可能達到峰值。因此,需要採用必要的次生林撫育及合理的採伐才能夠穩定和提升其生產力,同時這也有利於防止森林火災和病蟲害導致的碳泄漏。這個研究結果為未來的森林木材擇伐或撫育提供了理論依據,也為開展森林生物量的生物質發電或生物碳封存技術開發等提供應用前景。假設將當年森林生產力的 1/4 移除生態系統,則其規模可能在 3 億立方米木材(或當量的枝葉)左右,相當於每年約有 2.7 億—3.0 億噸 CO2 的森林生物量可以被用於 Eco-CCUS。另外,我國的糧食年產量約 6.5 億噸,其作物秸稈年生產量約 10.7 億噸 CO2;若扣除用於秸稈還田、農村家庭能源利用、牲畜消耗的量(約為總量的 70%)將剩餘 30% 的秸稈用於 Eco-CCUS,其年增匯潛力最高可達 3.2 億噸 CO2。類似地,加強廢棄家具、建築材料等封存處理,也將是一項不可忽視的碳匯。



3 中國生態碳匯功能提升的整體目標及實現途徑



確定中國的生態碳匯功能提升目標及實現途徑是極具挑戰的科學問題。這裡我們採用 NbS 的碳中和理念和已有數據的粗略估計,提出一個潛在的中國生態碳匯功能提升目標。雖然該目標的設定具有較高的不確定性,還有待後續科學研究的確定及社會實踐的證實,但可以作為我國鞏固提升生態碳匯功能的參考願景。



現有的生態系統碳庫、碳匯能力及功能提升目標


過去 30 年,中國生態建設極大地提升了陸地生態系統的碳匯功能。森林普查數據顯示,中國的森林面積從 1973—1976 年的 1.1712 億公頃,增加到 2014—2018 年左右的 1.7989 億公頃,森林生物量在過去 40 年間增加了 140 億噸 CO2。《「十四五」林業草原保護發展規劃綱要》指出,森林的蓄積量計劃在 2021—2025 年進一步達到 190 億立方米,這是一個舉世矚目的工程。基於遙感數據的研究表明,2000—2017 年,全球綠地面積增加了 5%,而中國的貢獻率約為 25%。



生態系統的碳儲量、固碳能力及固碳潛力預測是一個複雜的科學問題。根據現有的研究結果,中國區域已經被確認的陸地植被、凋落物和 0—1 米深度土壤的有機碳儲量約 3633±209 億噸 CO2;其中,植被的有機碳儲量為 498±119 億噸 CO2,土壤為 2 988±186 億噸 CO2。當前,還沒有被確認的深層土壤有機碳約為 2667 億噸 CO2,泥炭地有機碳約為 551 億噸 CO2,各類動物有機碳儲量約為 1 億噸 CO2。此外,1 米深度的土壤無機碳約為 1727 億噸 CO2,0—2 米深度的土壤無機碳約 1954 億噸 CO2(圖 1)




不同統計方法估算的陸地生態系統碳匯效應具有很大的差異,已確認的現有陸地有機碳匯大約為每年 10 億—15 億噸 CO2,保守的估計大約為每年 10 億—13 億噸 CO2。根據各種相對可靠的信息判斷,在統籌陸地-河流-海洋國土空間的有機和無機碳匯的思路下,在現有的碳匯能力基礎上,進一步通過碳匯認證、增匯工程、生態管理,以及 Bio-CCUS 或 Eco-CCUS 等措施的綜合運用,有望實現中國生態碳匯功能的倍增目標,即在 2050 年前後,將中國區域的綜合生態碳匯能力提升到每年 20 億—25 億噸 CO2 的水平。



整理分析文獻數據表明,目前還未被確認的陸地和海洋有機碳匯功能約為每年 3.46 億噸 CO2;其中,城市綠地碳匯約為 0.29 億噸 CO2,海岸帶生態系統藍色碳匯約為 0.7 億—0.9 億噸 CO2、近海海域海洋的碳匯量約為 2.2 億—2.4 億噸 CO2。因此,可以判斷 2010—2020 年的陸地和海洋實際有機碳匯能力為每年 15 億—16 噸 CO2。此外,大量研究還表明,我國的荒漠鹽鹼地、喀斯特岩溶區、黃土高原等地區無機碳匯,濱海海岸帶藍色碳匯,以及近海海洋碳匯具有較大的無機碳匯功能。初步估計認為,中國區域的無機碳匯約為每年 1.6 億—1.9 億噸 CO2,其中碳酸鹽岩風化作用的無機碳匯約 1.78 億噸 CO2。



中國區域生態碳匯功能區提升目標的實現途徑


要實現中國區域的生態碳匯功能區提升目標,需要在綜合利用傳統的農林業減排增匯技術途徑、生態工程的增匯途徑、Bio-CCUS 或 Eco-CCUS,以及評估遴選、開發創新生態碳匯關鍵技術,並綜合集成為技術可行、經營有效、便於推廣的兼容生態建設或管理模式,因地制宜地在不同類型重要碳匯功能區普及應用,全面推進國家、區域的自然保護及增匯技術示範應用。



生態系統碳匯地理格局及自然區劃是制定碳中和行動空間布局的基礎。區域增匯技術綜合示範的任務包括:


1. 開展區域綜合調查,摸清碳匯本底;在此基礎上,結合區域自然地理條件、社會經濟發展需求和已有的生態保護和修復工程,制定區域碳匯功能提升的目標和實施期限。


2. 根據區域自然地理條件和社會經濟水平,結合區域生態功能定位,在區域適用性評估的基礎上遴選增匯技術模式進行區域綜合集成, 形成系統的區域增匯技術模式體系示範。


3. 在碳匯立體監測體系的支持下,對區域碳匯的動態進行跟蹤觀測與評估,獲取增匯技術示範期間碳匯效應、其他生態功能及經濟社會功能的變化過程。


4. 在增匯技術示範末期結合碳匯清查和碳匯立體觀測,依託碳匯數據模型平台,對區域增匯效果進行綜合評估,提煉政策建議和制定技術標準。



中國的重要碳匯功能區域增匯綜合示範,是在社會系統和生態系統相互作用框架下的立地、景觀到區域多尺度整合的增匯技術體系的實踐應用,需要改變傳統增匯技術應用的片段化、難以覆蓋碳匯形成全過程的局面。已有研究發現:森林特別是中國近幾十年來大量種植的人工林和撫育的天然次生林發揮著重要的碳匯功能;草原除了高寒草甸外整體上被認為是碳中和的;濕地整體上被認為是碳源;農田土壤是碳源還是碳匯主要卻決於農業技術模式和區域環境條件。目前,經過長期的科學研究和應用積累,對生態系統增匯、產業減排等區域碳循環過程的調控技術研發已經有很好的基礎,而按照區域碳循環的空間格局進行增匯技術的整合仍面臨著巨大的挑戰。



制定國家層次生態系統增匯的系統布局方案的科技需求


《中共中央國務院關於完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》明確了各行業需要統籌布局、山水林田湖草綜合治理的工作原則,還設定了各時期的階段工作目標,如我國森林覆蓋率 2025 年和 2030 年分別達到 24.1% 和 25% 左右。我國前期的多項工作都為提升碳匯功能的全國統一布局打下了良好基礎。同時,以往的重大生態工程也為區域碳匯能力增強提供了保障,包括「三北」防護林、南方紅黃壤恢復區等都已經發揮了巨大的增匯作用。近期我國推出的長江經濟帶「共抓大保護、不搞大開發」戰略、黃河流域生態保護和高質量發展戰略都是以各地生態保護為前提的,而生態大保護也為進一步鞏固和提升生態系統碳匯功能帶來了契機。



然而,歷時 50 年、覆蓋全國的巨大生態碳匯工程需要與自然環境保護、生態環境治理、區域可持續發展、鄉村振興等國家戰略關聯互動,也必將會對國家及區域的水安全、糧食安全、資源安全格局產生重大影響;要制定提升碳匯功能、改善生態環境、促進區域發展的多目標系統方案還需要強有力的科技支撐,其中理論認知、技術集成、觀測認證、核算評估是 4 項基本科技任務。



1

生態系統循環及增匯技術原理的理論認知



認知生態系統碳匯形成的過程機制、動態演變、地理分布、經營管理原理是鞏固和提升生態碳匯的生態學基礎。國家的碳匯管理需要以生態系統碳循環理論為指導,以對碳匯功能動態監測、增匯潛力定量認證、技術模式應用功效評價為依據,推進局地、區域、國家不同層級的社會實踐。其基礎科學問題主要包括:


1. 生態碳匯鞏固或增匯技術措施的有效性、可行性和經濟性;

2. 碳匯功能評估的確定性、時空格局的變異性、技術效果的持續性;

3. 生態系統的穩定性、對人為影響的敏感性、對環境變化的適應性(圖 2)



2

生態系統碳匯鞏固和提升的技術集成


在廣袤的國土空間鞏固和提升生態系統碳匯功能,需要豐富多樣的關鍵技術及生態系統管理模式應用與示範。傳統的農林業減排增匯技術及生態工程增匯技術被認為是技術成熟度最高、經濟成本最低、最易普及、規模效應最大的生態系統固碳增匯技術體系。但是,還需要因地制宜地對潛在增匯技術措施的有效性、可行性和經濟性進行論證,形成有效的技術模式,並通過實驗和示範使其得到普及應用。與此同時,更需要前瞻布局具有潛力的 Bio-CCUS 或 Eco-CCUS 技術開發,為碳匯倍增目標的實現做好技術儲備。



3

生態系統碳匯鞏固和提升的觀測認證


要制定和實施有效的系統方案,必須發展區域和國家的網絡化動態立體監測體系,建立典型生態系統、區域及全國的碳匯功能監測技術,發展自然和社會複合生態系統過程模擬分析系統,發展生態-氣候-社會複合系統演變的預測理論和方法。面對我國複雜的地理格局及經濟社會發展水平的區域差異,統籌分析各區域及各發展階段所面臨的生態環境問題,預測各類生態碳匯工程的碳匯效益及生態環境效應,認知區域的生態系統碳循環過程及其機制的特殊性,認證生態碳匯工程的技術經濟的可行性、碳匯效應及生態環境的潛在影響,為國土空間的生態工程優化布局和實施效果評估提供科學依據。



4

生態系統碳匯鞏固和提升的核算評估


生態系統碳匯技術、措施和模式的效應評估、碳匯認證及區域和工程管理是推動區域碳匯功能提升的重要任務。迫切需要發展和完善不同類型及區域生態系統碳匯評估方法,構建不同途徑的增匯技術、措施及模式的碳匯效應計量、評估和核查的方法學及技術標準體系。同時,應特別重視建立各種人為增匯技術和措施的碳匯核算方法、氣候效果的認證和評估技術標準,發展可報告、可計量和可核查的技術體系,建立國內外通用的碳匯交易的計量、核算及價值評估體系。



4 結 語


中國生態系統具有巨大的碳匯效應且具有很大的提升空間,在國家的「雙碳」目標實現中將扮演重要角色。通過鞏固和提升生態系統碳匯功能,有望為我國工業減排保留每年 20 億—25 億噸 CO2 的排放空間。可以認為這是中國「雙碳」戰略行動的「壓艙石」和「穩壓器」,因為生態系統碳匯不僅可以為清潔能源和綠色技術創新和發展贏得寶貴的緩衝時間,更重要的是可為國家的經濟社會系統穩定運行提供基礎性的能源安全保障。然而,中國未來的生態系統碳儲量、固碳能力和固碳潛力的預估,以及生態碳匯提升行動方案的制定既是一個複雜的科學問題,又是一個涉及全局、全民及涵蓋全域國土空間的經濟社會長期發展和社會實踐問題。雖然過去 30 餘年我國的生態恢復取得了巨大成績,生態系統碳匯能力也得到了較大的提升,但要實現國家「雙碳」戰略行動的生態系統碳匯倍增目標仍然是極其艱巨的重大任務,需要強大的科技支撐、國家引導、公眾參與、財政投入。



於貴瑞 中國科學院院士,發展中國家科學院院士。中國科學院地理科學與資源研究所研究員、主要研究領域:生態系統生態監測與管理、生態系統碳氮循環與碳匯效應。主持科學技術部重大基礎研發、國家自然科學基金重大項目、中國科學院戰略性先導科技專項等20多項重大課題,參與多項國家科技政策起草、制定與評估工作。


文章源自:於貴瑞, 朱劍興, 徐麗, 等. 中國生態系統碳匯功能提升的技術途徑:基於自然解決方案. 中國科學院院刊, 2022, 37(4): 490-501.

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商品資訊

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