對于發展中國家的溫室氣體排放限制問題，《京都議定書》中未作出具體的時間規定，但要求發展中國家在2012年《京都議定書》第一承諾期結束后（即所謂后京都時代），對其溫室氣體排放進行限制，以實現在全球范圍內限制溫室氣體的排放。
后京都時代：森林碳匯研究先行一步
圖為江西的一處紅壤植被恢復實驗地。本報記者 王莉萍/攝
在人工松樹林地區，中國科學院院士趙其國正在對進行土壤檢測的研究生給予現場指導。本報記者 王莉萍/攝
2007年12月15日誕生的《巴厘島路線圖》為2012年《京都議定書》第一承諾期到期后的溫室氣體減排談判奠定了基礎。在這種情況下，了解全球碳源（碳排放）和碳匯（碳吸收）的分布、動態及其機制就顯得尤為重要。
目前，許多科學家都在致力于碳源、碳匯的研究，以期最大限度減輕履行《京都議定書》的壓力。為此，《科學時報》記者采訪了我國研究森林碳匯的有關專家。
成熟森林藏匿過半未知碳匯
科學家發現，原本處于平衡狀態的全球二氧化碳收支，由于人類活動的影響，從生物圈釋放到大氣中的二氧化碳有一部分去向不明。不過，中國科學院華南植物園生態系統生態學研究方向首席科學家周國逸研究員通過一系列的研究，“至少找到了一半多‘失蹤’的二氧化碳”。
周國逸的題為《成熟森林的土壤能吸收大量的碳》的文章被發表在2006年12月1日的國際期刊《科學》上，這一成果給國際科學界帶來一個驚喜。
目前，國際通行的計算方法為，每年大氣中增加的碳含量取決于3個部分：一是人類使用化石燃料釋放出的二氧化碳，比如燃燒煤、石油；二是土地利用改變釋放出的二氧化碳；三是海洋生物每年要吸收不少二氧化碳。
周國逸在接受記者采訪時說：“前二者之和減去第三者，所得結果應該就是大氣中每年增加的碳含量。但是，實際上，大氣中每年實際新增的二氧化碳含量都比當年計算出來的結果要少。每年大約有2PgC（1PgC為10億噸碳）的二氧化碳去向不明。”
是方法上產生的誤差嗎？大氣、海洋和陸地生態系統是二氧化碳的3個可能的容納庫。大氣和海洋生態系統中的二氧化碳的量可以較準確估算，但陸地生態系統最復雜、最不確定，因為除了類型豐富的植被外，還存在一個儲量巨大的土壤碳匯。因此，尋找測算土地利用改變所產生的碳含量的方法和原因，是科學家們一直在思索的問題。
周國逸采用了什么新的研究方法和手段來破解二氧化碳的“失蹤”之謎？“其實，不同研究者研究碳匯的原理都是一樣的。”周國逸告訴記者：“都是基于生態系統生態學的原理，即物質循環、能量流動、生物地球化學循環。”
據周國逸介紹，他們對鼎湖山國家自然保護區內成熟森林25年的觀測數據進行了研究，結果顯示，該森林0～20厘米土壤層的有機碳貯量以平均每年每公頃0.61噸的速度增加。也就是說，成熟森林的土壤有巨大的吸收有機碳的能力。周國逸說：“‘失蹤’的一部分二氧化碳就是被這些成熟森林的土壤吸收了。”
普遍的看法是：吸收大氣中的二氧化碳，主要靠樹木的光合作用以及枯枝落葉層產生的土壤有機碳。因此，當天然林大部分為成熟森林或老齡森林時，光合作用會減弱，對大氣中二氧化碳的吸收和貯存能力都會隨之降低，直至消失。而周國逸的研究成果將有助于人們重新評估成熟森林的價值。
周國逸表示，盡管成熟森林土壤持續積累有機碳的原因尚不清楚，目前也還不明確這一研究結果是否能代表區域或全球的普遍現象，但這仍然為尋找未知碳匯提供了新的思路。
周國逸估計，中國的成熟森林占國土面積的6%左右，2012年中國正式履行《京都議定書》的義務時，可以通過這一理論提出詳細的吸收二氧化碳的數據，部分抵消工業排放量，從而為中國爭得額外的二氧化碳排放份額，更有利于后期談判。
土壤碳匯是植被的三倍
周國逸指出：“如果要充分發揮森林生態系統的碳匯功能，那么我們研究的著眼點應更集中于土壤。”
在陸地生態系統中，碳匯功能體現在碳庫的貯量和積累速率，基本碳庫包括植被活體、殘體和土壤。其中，土壤的碳匯效應舉足輕重。“相對于貯存在植被中的碳來說，貯存在土壤深層的碳較為穩定，如果沒有大的地質變遷，它們將長久地保存在土壤中而形成穩定的有機碳庫。”周國逸說。
“隨著樹木越來越成熟，即使植被積累的有機碳在減少，土壤仍在繼續積累有機碳，整個生態系統積累的碳的量在增加。”周國逸說：“土壤碳庫就像海洋，每年增加的有機碳的量只不過像幾條匯入海洋的河流，土壤碳庫完全可以接納。我們可以算筆賬，假設每年森林土壤增加的有機碳是0.1克/千克，土壤容量為1克/立方厘米，土層深度為80cm，那么每年每公頃森林土壤可以凈積累有機碳0.8噸，全世界現有的森林面積每年可以存儲的有機碳就有3.1PgC。”
“人類要限制大氣中二氧化碳濃度升高，應主要著眼于陸地生態系統及其經營管理方式。”周國逸認為。
周國逸指出，土地利用過程是一個將自然生態系統轉變為人工生態系統的人為活動過程，不合理的土地利用可使森林土壤從碳匯變成碳源。例如，森林被改造為農田后，土壤有機碳的來源減少、土壤微生物活性升高、土壤碳的釋放量增加，使土壤碳儲量和碳匯功能降低，土壤成為一個巨大的碳源。
如果森林經營不合理，同樣會造成碳排放。周國逸說，為了追求眼前的經濟利益，砍伐荒山、丘陵的灌叢來造人工用材林，雖然地上部分的有機碳損失較小，但更多地破壞了土壤有機碳，使土壤中的有機碳釋放出來。即使種植了樹苗后，可以積累部分有機碳，量也非常小，遠遠抵消不了土壤排放的碳的量。
據估計，土壤平均每年排放到大氣中的二氧化碳約為化石燃料燃燒碳排放量的11倍。
化石燃料燃燒釋放碳的量是最容易控制的，但是，周國逸說：“如果太多地限制，就會影響經濟發展。而且，化石燃料燃燒排放的碳的量是非常少的，如果只控制這方面產生的排放量，實際上是不夠的，還應從土地利用管理上想辦法。例如，目前國家正在作的生態公益林項目以及采取的保護天然林的措施，對于防止大氣中二氧化碳濃度的增加是非常有意義的。”
人工林碳匯最有希望減緩全球變化
實際上，人工林的碳匯功能被認為是減緩全球氣候變化的一種最有希望的選擇。
但是，目前缺乏對于人工林碳匯功能的年際變化的研究。另外，以往的研究大多注重森林生態系統的地上部分，忽視了對地下部分的研究。
中國科學院華南植物園恢復生態學創新研究組首席科學家傅聲雷研究員正在研究人工林生長發育過程中的碳匯功能。他認為，通過長期定位定點，通過模擬不同的自然干擾和人為干擾過程，如砍伐、去除地表腐殖質、火燒、施肥等，可以研究不同的人工林經營管理措施對森林土壤溫室氣體排放的影響。
“需要特別指出的是，”傅聲雷說，“土壤動物，可以通過改變土壤微生物群落的結構和功能來影響土壤有機質的分解和根際作用，進一步影響土壤過程的變化和溫室氣體排放，從而影響森林碳源、碳匯功能。這是個新的很有前景的研究領域，值得深入研究。”
科學家一直試圖通過添加或剔除某些土壤動物來調整土壤食物網的結構，進而促進森林增匯減排的功能，但是目前還沒有大的進展。傅聲雷指出，因為土壤是個“黑箱”，研究土壤動物的生態功能比較困難，主要是研究方法還不完善，首先必須從方法上進行探索。另外，我國目前研究土壤動物分類學的人才非常缺乏。“只有把人才培養起來，把方法標準化，才能進行進一步探索、研究。”
目前，我國的人工林面積居世界第一，據國家林業局統計，我國人工造林保存面積達到5364.99萬公頃。傅聲雷說：“如果我國人工林的碳匯功能研究取得較大進展，可能成為我國進行碳貿易的有利砝碼。”
缺乏系統全面的評估
我國陸地碳匯究竟有多大？周國逸和傅聲雷均表示，因為陸地生態系統類型多而復雜，目前尚沒有進行系統全面的評估，還無法進行精確的估算。
據了解，北京大學方精云院士等曾利用1949年至1998年間7次森林資源清查資料，推算了中國50年來森林碳庫和平均碳密度的變化，分析了中國森林植被的碳源、碳匯功能。這一研究結果發表在2001年的《科學》雜志上，并被認為是首次對中國的碳匯作出的真正正確的評價。
“如果我們能夠在森林土壤碳匯功能上進行系統的研究，將對更精確估算我國森林生態系統碳匯功能有重要意義。”傅聲雷指出，在我國，非常缺乏土壤碳匯的研究，大多是對土壤碳匯功能進行一些定性的分析。我國土壤碳匯的數值有多大，不得而知。
“目前普遍認為溫帶森林生態系統是碳匯，而學術界對于熱帶亞熱帶森林生態系統究竟是碳源還是碳匯一直存在爭論。”同在傅聲雷研究組從事森林土壤碳匯研究的助理研究員劉占鋒博士說：“我們有必要先解決一個理論上的問題——明確熱帶亞熱帶森林生態系統的碳的源匯關系，特別是人工林。為此，我們通過野外控制實驗來研究熱帶亞熱帶人工林究竟是排放碳還是吸收碳，并量化其對碳的排放或吸收。此外，通過研究也可以明確影響人工林碳源—碳匯功能轉變的因素，這也可為政府及相關部門從減排增匯角度制定合理的管理措施和政策提供理論依據。”
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