3.21知識分子The Intellectual森林與人類一樣脆弱、敏感 這反過來削弱瞭森林固碳的潛力| 圖源：pixabay.com導 讀2022年3月21日是第十個 “國際森林日”。相比植樹…… 氣候變化，正在壓低森林固碳的 “天花闆” - 趣味新聞網

3.21知識分子 The Intellectual

森林與人類一樣脆弱、敏感，這反過來削弱瞭森林固碳的潛力 | 圖源：pixabay.com

導 讀

2022年3月21日是第十個 “國際森林日”。相比植樹造林，“國際森林日” 更關注森林與民生之間深層、復雜的互動關係，強調人類與森林的長久共存。

在氣候變化的背景下，眾多研究發現，森林與人類一樣脆弱、敏感，這反過來削弱瞭森林固碳的潛力；若保護不當，森林甚至有可能從寶貴的 “碳匯” 淪為另一個溫室氣體排放源。

撰文 | 吳雨濃

責編 | 馮灝

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在亞馬孫，森林會為自己下雨，河流會飛翔。

科學傢發現，亞馬孫地區雲和雨的形成，與森林釋放的有機物質有關 [1]。樹木如同 “齣汗” 一般，釋放齣有機分子，如植物碎片、花粉、真菌孢子等，並與空氣中的化閤物反應，産生直徑在20-200納米之間的顆粒，這些顆粒既是雲的種子，也是降雨的關鍵因子。同時，樹木的根係從土地中吸取水分，通過樹葉的氣孔將水分蒸發到大氣中，也為雲補充瞭水汽 [2]。

來自亞馬孫的雲，還會與赤道海麵蒸發的水汽結閤，撞上安第斯山脈，乘著信風一路南下，形成一條 “飛翔的河流”。每天，亞馬孫雨林都會嚮這條 “天河” 輸入約200億升的水，這與亞馬孫河的流量幾乎相當 [3]。這條 “飛翔的河” 滋養瞭南美大陸腹地的冰川、草原和農田，也讓這片南美經濟發展的領先地區，更加舒適和宜居 [4]。

這就是自然森林的 “魔法”―― 它不單單是成韆上萬的樹木，更是地球生態係統的關鍵組成部分。樹木連同它們腳下的土壤和生物，承載瞭全球約80%的陸地生物多樣性，同時，是人類應對氣候變化的重要幫手。

3月18日，北京大學保護生態學團隊在《科學》雜誌上發錶長文 [5] 稱，與結構簡單的人工林相比，天然林可以更好地支持生物多樣性保護，實現地錶碳存儲、土壤保持、水源涵養等生態係統服務 [6]。

而在氣候變化的背景下，森林與人類一樣脆弱、敏感，若保護不當，還可能加速氣候危機。以亞馬孫雨林為例，連年的火災和樹木死亡，已使這片 “有魔法” 的森林，逐漸變成瞭淨排放二氧化碳的 “碳源”。

保護和恢復自然森林、減緩氣候變化，既是在拯救森林，也是在拯救我們自己。

1森林界的 “參差”：天然林 VS 人工林

目前，“森林恢復” 作為一項重要的 “基於自然的解決方案” 被國際社會寄予厚望 ，即，增加森林麵積以吸收和儲存二氧化碳，應對全球氣候變化。

在這一背景下，大量造林運動正如火如荼地展開。2020年1月，達沃斯世界經濟論壇上，中國、美國等多國通過 “一萬億棵樹” 倡議；2011年，德國政府和國際自然保護聯盟（IUCN）發起 “波恩挑戰”，旨在到2030年恢復3.5億公頃的森林。

那麼怎樣的森林恢復路徑，可以幫我們更高效地實現氣候目標呢？

大體而言，森林恢復的路徑可分為種植較為單一的人工林和恢復天然森林兩大類。2019年，發錶在《自然》上的一項研究分析瞭選取不同的森林恢復路徑在固碳量上的區彆。研究發現，天然林的固碳能力比可持續管理的農林復閤用地高6倍，比人造林場高40倍 [7]。

圖1 天然林，農林復閤用地和人工林場的固碳潛力對比 | 圖源[7]

這一點也與IPCC同年發布的《氣候變化與土地特彆報告》觀點一緻。該報告指齣，與種植新樹相比，保護現有森林是穩定全球氣候更快、更好，也更 “經濟實惠” 的方法 [8]。

除此之外，已有大量研究指齣，造林並不是降低大氣二氧化碳含量最有效的手段，甚至可能起到反作用，比如，在高緯度地區造林反而可能降低地錶對太陽輻射的反射，造成升溫 [9]；再生林達到原始森林固碳能力需要幾十、上百年，人工林樹種單一且往往在成熟前就再次被砍伐等等 [10]。

北京大學保護生態學團隊在《科學》上最新發錶的這項研究，則進一步剖析瞭天然林和人工林各自的 “優劣”，為選擇森林恢復的科學路徑提供瞭依據。

研究團隊認為，當前大量以生態係統服務為目標的森林恢復項目，抱有 “凡林皆可” 的假定，通過種植一種或少數樹種來構建簡單的人工林，但 “人工林與天然林同等有效” 的假定目前還沒有得到嚴格的科學檢驗。為填補這一空缺，該研究匯總分析瞭來自全球53個國傢地區、264個野外研究的近2.6萬條數據，對人工林與天然林在地錶碳存儲、土壤保持、水源涵養、木材生産這四個關鍵生態係統服務和生物多樣性上的成效進行瞭對比。

圖2 人工林（與天然林相比）在生物多樣性與生態係統服務各個維度的評估A-數據來源分布及數據量；B-人工林與成熟天然林相比的相對成效（上圖），林齡較老或處於廢棄狀態的人工林與天然林相比的相對成效（下圖）；C-人工林與恢復的天然林相比的相對成效，包括木材生産 (下圖)；D-恢復的天然林與全球主要單一樹種人工林在木材年均産量上的對比 | 圖源[11]

研究發現，天然林在保護生物多樣性與地錶碳存儲、土壤保持、水源涵養這三項生態目標上的價值都比人工林要更高；但是，人工林在木材生産功能上的成效明顯優於天然林。因此，可以通過高效利用人工林實現木材生産的目標，來減少有更高生態效益的天然森林被砍伐，從而間接地提供生態益處。

該研究團隊還發現，世界各地有許多林齡較老或處於廢棄狀態、不再用於木材生産的人工林，將其恢復成天然林，可以更經濟地帶來生態紅利。

圖3 華方圓給齣的對比照片，可以直觀看齣自然森林與人工林景觀的巨大區彆。A-四川省大相嶺省級自然保護區中的天然林；B-四川省洪雅縣境內的柳杉人工林 | 圖源[11]

2氣候變化，正在壓低森林固碳 “天花闆”

某種意義上說，“森林恢復” 是人類的 “亡羊補牢”。

盡管為時未晚，但 “十年樹木，百年樹人”，現實中“樹木”的周期，遠遠超過十年。

研究發現，即使在水熱條件優越的熱帶和亞熱帶，再生森林也需要大約66年的時間，纔能恢復到原始森林地錶生物量平均水平的90% [12]。 而在新栽樹苗長成森林的過程中，樹木個體之間對陽光、水分和養料的競爭，也會進一步限製森林固碳的能力 [13]。

那麼，當前自然森林的固碳能力究竟是怎樣的呢？

森林的長期固碳能力取決於其能否將碳以生物質的形式保存下來，在科學研究中，也通常使用地錶生物量來衡量森林儲存碳的水平。而各種自然擾動，如颶風、火災和乾旱，都可能降低森林的長期固碳能力。全球氣候變化，更加劇瞭這種自然擾動對森林的侵蝕。

IPCC《氣候變化與土地特彆報告》指齣，如果全球溫升1.5℃，野火風險將持續升高；若溫升達到3℃，則植被破壞和野火損失的風險將達到很危險的水平 [14]。

氣候變化影響自然擾動，進而乾擾森林的過程異常復雜，《自然・氣候變化》2017年刊登的一項研究 [15] 建立瞭一套分析框架，綜閤評估非生物性（火災、乾旱、風、雪和冰）和生物性（昆蟲和病原體）兩大類共六種影響因子對森林的乾擾效應。

圖4 氣候變化對森林乾擾因素的直接效應、間接效應和交互效應的分布。文獻中支持該影響因子的觀測結果的數量，反映為圖中箭頭的寬度和百分比，錶示該影響因子的相對突齣程度。中央顯示的是所有影響因子的總結果。直接效應指氣候變化直接影響乾擾過程，間接效應描述瞭氣候變化通過對植被和其他生態係統過程的影響對乾擾過程的影響，交互效應指該影響因子受到其他影響因子變動的影響，繼而影響乾擾過程 | 圖源[15]

研究發現，隨著氣候變暖，除冰雪之外，全球範圍內其他五種乾擾的發生頻率都可能增加。更溫暖和乾燥的氣候條件將助長火災、乾旱和蟲害，更溫暖和潮濕的氣候條件則增加瞭風和病原體對森林的威脅。各種因素之間廣泛的相互作用可能會放大乾擾、增加森林對氣候的敏感度，例如，乾旱和風的乾擾明顯推動瞭昆蟲和火災乾擾的齣現。

而令人擔憂的 “未來”，正從研究預測變成現實。

今年3月初， IPCC報告《氣候變化2022：影響、適應與脆弱性》顯示，氣候變化引發的乾旱、火災、蟲害爆發和人類活動都在加劇樹木死亡 [16]。

報告提及，1945到2007年，在非洲和北美的三個區域，氣候變化造成的樹木死亡高達20%。1984到2017年，美國西部野火麵積增加瞭900%，其中半數可歸因人類活動造成的氣候變化；北極、澳大利亞、非洲和亞洲部分地區的野火麵積也在持續增加。全球火災季節都在延長。

聯閤國環境署2月也指齣，氣候變化使得過去幾乎不會齣現野火的潮濕熱帶森林也開始燃燒。2002到2016年間，每年平均有4.23億公頃土地被燒毀，麵積大體相當於整個歐盟 [17]。野火直接導緻森林死亡，使得固定在樹木中的碳被釋放齣來。

與此同時，森林的 “破碎化” 也造成瞭森林退化，進一步降低瞭森林的固碳能力。

《自然・通訊》2015年發錶的一項研究指齣，距離森林邊緣1.5公裏以內的森林，儲存生物量平均比森林內部低15%；若將範圍壓縮到距離森林邊緣500米，該範圍內森林儲存的生物量比內部要低25%。基於此，研究團隊認為，IPCC可能將熱帶森林的碳儲量高估瞭近10% [18]。

即使沒有自然乾擾，氣候變化仍將削弱森林固碳的潛力。以北美地區的森林為例，通過研究在不同氣候狀況下地錶生物量隨年限增長的變化，可以發現，即使不考慮自然乾擾對森林的影響，在高排放情景 [19] 下，到2080年，北美森林儲存地錶生物量的平均水平僅為當前的78%；而如果考慮自然乾擾的破壞，實際情況可能更糟 [20]。

可以說，氣候變化正在 “想方設法” 壓低森林固碳的 “天花闆”。

3熱帶原始森林會是救命稻草嗎？

那麼，就沒有自然森林可以幫我們瞭嗎？

作為全球碳循環和水循環的關鍵節點，熱帶森林理應是地球的寶貴 “碳匯”。

當前，全球陸地吸收瞭人類産生的二氧化碳排放量的30%左右 [21]，而陸地植被固定的碳中約有40%-50%儲存在熱帶森林中 [22]。

早在2011年，《科學》雜誌發錶的一項裏程碑式的研究就認為，1990到2007年間，熱帶森林吸收瞭人類二氧化碳排放總量的15% [23]。

不過，隨著自然擾動的增加、樹木的死亡和退化，熱帶森林也正悄悄變成 “碳源”。

2020年3月，《自然》雜誌發錶的一項研究稱，熱帶森林吸收大氣中二氧化碳的能力，在20世紀90年代已經達到頂峰，此後一直在下降[24]。

今年2月發錶的一項研究也指齣，過去五年（2015-2019年），熱帶森林年平均碳損失是21世紀初（2001-2005年）的2.1倍 [25]。

圖5 四個分組的條形圖（從左到右）分彆顯示瞭2001-2005年、2006-2010年、2011-2014年和2015-2019年四個時期的平均年度森林碳損失 | 圖源[25]

其中，森林破碎仍是碳損失的重要原因。一項使用高分辨率（30米）森林覆蓋衛星地圖的研究發現，熱帶森林中19%的區域處於距森林邊緣100米以內，整個熱帶地區有大約5000萬個森林碎片。這種邊緣效應造成瞭總量約103億噸碳排放，相當於每年排放3.4億噸，約為當前每年熱帶森林砍伐造成碳排放的31% [26]。

熱帶森林的整體情況不容樂觀，科學傢對不同森林區域的研究結論也 “喜憂參半”：

最受關注的亞馬孫雨林，近年來不斷傳來壞消息。越來越多的研究認為，氣候變化和毀林導緻亞馬孫雨林麵臨連年火災和樹木死亡，已使 “地球之肺” 從二氧化碳的清道工淪為排放器 [27-29]。

更不容樂觀的是，森林的自然退化已經取代人類活動造成的毀林，成亞馬孫雨林碳排放的最主要因素。研究發現，2010-2019年期間，巴西亞馬孫地區纍計釋放瞭4.45億噸碳，吸收3.78億噸碳，為二氧化碳淨排放。而由於森林退化的麵積超過毀林麵積，與森林退化（73%）相關的森林地錶生物量減少，是毀林（27%）的三倍 [30]。

不過，與亞馬孫雨林消逝的希望不同，非洲山地森林正帶來新的可能性。

2020年刊登在《自然》雜誌上的一項研究 [31] 發現，非洲的山地熱帶雨林比亞馬孫雨林儲存瞭更高濃度的碳。

百餘名科學傢參與瞭這項研究，他們測量瞭7.2萬根樹，記錄樹乾的直徑、樹種和樹高，獲取瞭跨越11個非洲國傢的244個結構完整的非洲熱帶森林數據，並與亞馬孫的321個森林地塊進行比較。

他們發現，截至2015年的30年間，非洲熱帶山地森林地上生物量的碳儲量一直很穩定，約為每年每公頃0.66噸碳，與亞馬孫森林碳儲量的長期下降形成對比，亞馬孫地區森林的退化、死亡是造成這種差異的主要原因。研究還指齣，盡管在2010年以後，非洲山地森林的碳匯也開始下降，但相比亞馬孫地區的森林來說有所延遲。

來自英國利茲大學和倫敦大學學院的論文共同作者西濛・劉易斯接受采訪時稱，考慮到山地森林麵臨包括高海拔、強風、陡坡、低溫、長時間的雲層浸泡和土壤漬水等通常被認為會限製樹木生長的挑戰，這一研究結果令人驚喜 [32]。

“非洲的樹木壽命更長，因此有更多時間積纍碳。” 劉易斯還提到，有研究 [33] 錶明，非洲的低地森林也是一大重要森林碳匯，這可能意味著，麵對近幾十年來的氣候變化，非洲森林整體都保持著很強的 “韌性”。

4森林保護，行則將至

呼籲保護非洲的原始森林、發起剛果盆地募捐倡議，是去年11月在英國格拉斯哥舉辦的COP26氣候大會的關鍵行動之一。

該倡議旨在籌集5億美元，在未來五年，用於保護約占全球熱帶森林麵積10%的剛果盆地森林、泥炭地等重要碳匯 [34]。 作為迴報，剛果民主共和國也承諾公布所有伐木閤同的審計結果，加強對破環森林的非法閤同的審查。不過今年2月，有媒體質疑，相關承諾並未落實 [35]。

也是在COP26期間，包括中國在內、覆蓋全球森林麵積90%的141個國傢簽署瞭《關於森林和土地利用的格拉斯哥領導人宣言》，承諾共同努力到2030年阻止和扭轉森林減少與土地退化。

可以說，保護森林已是全球公認的、應對氣候變化的優先事項。而政策乾預的有效性也早已有所顯現。例如，保護現有森林方麵，巴西通過立法、建立監測體係等方式，成功在2004年到2012年間降低瞭亞馬孫的森林砍伐。而近幾年的政策鬆動，再次導緻相關砍伐率的上升 [36]。 森林恢復方麵，中國近幾十年來的退耕還林等政策也起到瞭明顯效果 [37]，中國南方地區采取的，在農業活動的邊緣地區精細化造林的措施，也産生瞭短期的碳儲存 [38]。

2021-2030年，是中國逐步轉型、完成 “碳達峰” 氣候承諾的十年，是全球應對氣候變化、減緩溫室氣體排放的關鍵十年，同時也是聯閤國 “生態係統恢復的十年”。

如不采取減排措施、應對氣候變化，森林與人類都將麵對更多未知的風險和傷害；而保護現有森林、選擇更科學高效的方式恢復森林，或許可以幫我們解鎖一個更樂觀的未來。讓森林肆意地為自己下雨，讓河流繼續飛。

緻謝： 感謝加利福尼亞大學伯剋利分校博士生 馮艷蕾 對本文的討論。

“ 作者簡介

吳雨濃，中外對話氣候變化戰略傳播官。

”

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