在2001-2010年期間，我國陸地生態(tài)系統(tǒng)年均固碳2.01億噸，相當于抵消了同期中國化石燃料碳排放量的14.1%，其中，“退耕還林”等生態(tài)保護工程做出了巨大貢獻。

18日，中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項“應對氣候變化的碳收支認證及相關問題”（簡稱“碳專項”）之“生態(tài)系統(tǒng)固碳”項目群系列研究成果首次以專輯形式發(fā)表在著名學術刊物《美國科學院院刊》(PNAS)上。

森林主導，生態(tài)系統(tǒng)年均固碳2.01億噸

研究成果顯示，中國陸地生態(tài)系統(tǒng)在過去幾十年一直扮演著重要的碳匯角色。在2001-2010年期間，陸地生態(tài)系統(tǒng)年均固碳2.01億噸，相當于抵消了同期中國化石燃料碳排放量的14.1%。

其中，中國森林生態(tài)系統(tǒng)是固碳主體，貢獻了約80%的固碳量，而農(nóng)田和灌叢生態(tài)系統(tǒng)分別貢獻了12%和8%的固碳量，草地生態(tài)系統(tǒng)的碳收支基本處于平衡狀態(tài)。

該研究首次在國家尺度上通過直接證據(jù)證明人類有效干預能提高陸地生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力，說明了我國實施的一系列生態(tài)恢復工程對中國碳匯的影響方面做出了重要貢獻。

比如我國重大生態(tài)工程——天然林保護工程、退耕還林工程、退耕還草工程、以及長江和珠江防護林工程等，以及秸稈還田農(nóng)田管理措施的實施，分別貢獻了中國陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳總量的36.8%和9.9%。

研究還首次在國家尺度上開展了群落層次的植物化學計量學研究，驗證了生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力與植物養(yǎng)分儲量間的正相關關系，揭示了植物氮磷元素的生產(chǎn)效率；首次揭示了生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力和土壤碳儲量之間的相關關系，證實了增加生物多樣性不僅能提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力，而且可以增加土壤的碳儲量。

中國首次，國際少見

眾所周知，植物光合作用可以吸收二氧化碳，放出氧氣。如何利用陸地生態(tài)系統(tǒng)這個天然的“吸碳海綿”來固碳，從而減緩大氣二氧化碳濃度升高，是各國科學家一直關注的焦點。針對這一熱點問題，中國科學家又一次走在了世界前列。

《美國科學院院刊》是國際最權威的學術刊物之一，在資源和生態(tài)環(huán)境領域，其影響力與英國的《自然》（Nature）和美國的《科學》（Science）齊名。

“在這個刊物上以專輯形式，全面、系統(tǒng)地發(fā)表研究成果，不僅是中國首次，在亞洲也是首次，在國際上也十分少見。”中科院碳專項生態(tài)系統(tǒng)固碳項目群首席科學家之一方精云院士告訴記者。

方精云表示，該成果的發(fā)表彰顯了中國科學家在碳循環(huán)、全球變化、生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學等領域的國際地位，體現(xiàn)了我國科學家在該領域的研究從國際跟蹤和并行到領跑的飛躍。

固碳研究：節(jié)能減排的逆向思維

方精云介紹，當前，全球變暖成為人類面臨的嚴峻挑戰(zhàn)之一，人類使用煤炭、石油、天然氣等化石燃料所導致的以二氧化碳為主的溫室氣體排放，被認為是引起全球變暖的主要原因。

那么，減緩大氣中二氧化碳濃度升高的主要途徑有兩個：從“來源”做起——節(jié)能減排；從“去向”考慮——增加生態(tài)系統(tǒng)固碳。

近年來，中國從轉變經(jīng)濟發(fā)展模式和保護生態(tài)環(huán)境的需要出發(fā)，在降低能耗和減少溫室氣體排放方面取得了舉世矚目的成績。與此同時，中國科學院積極響應國家重大需求，作為最先部署的戰(zhàn)略性先導科技專項之一，于2011年1月，率先啟動了“應對氣候變化的碳收支認證及相關問題”專項。

“生態(tài)系統(tǒng)固碳”項目群作為該專項的一個核心內(nèi)容，希望通過對中國各類生態(tài)系統(tǒng)的碳儲量和固碳能力進行系統(tǒng)調(diào)查和觀測，來深入揭示中國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳收支特征、時空分布規(guī)律以及國家政策的固碳效應，從而為我國經(jīng)濟轉型發(fā)展、氣候談判提供科學支撐。

耗時5年，完成世界最大的野外調(diào)查

“連審稿人都驚訝于我們的樣方數(shù)量如此之多，取樣方法如此規(guī)范。”方精云說。

據(jù)了解，在5年的項目執(zhí)行期間，在中科院植物所前所長、北京大學教授方精云院士和中科院地理與資源所副所長于貴瑞研究員2位項目首席科學家的領導下，來自中科院及高校、部委所屬35個研究院所的350多名科研人員，按照項目統(tǒng)一的實驗設計和調(diào)查方法，系統(tǒng)調(diào)查了中國陸地生態(tài)系統(tǒng)（森林、草地、灌叢、農(nóng)田）碳儲量及其分布，調(diào)查樣方17,000多個、累計采集各類植物和土壤樣品超過60萬份。

這是當今世界調(diào)查范圍最大的野外調(diào)查項目，為研究中國植被生產(chǎn)力、碳收支以及生物多樣性的宏觀格局提供了大量野外實測數(shù)據(jù)，也為我國國土資源規(guī)劃、保護與利用，以及生態(tài)文明建設和“美麗中國”愿景實現(xiàn)提供了重要的本底數(shù)據(jù)。

打破課題壁壘，合力產(chǎn)出重要成果

為充分挖掘這些來自不易的數(shù)據(jù)，自2015年1月開始，在方精云院士的組織和推動下，科研人員創(chuàng)新科研組織模式、打破課題間壁壘、實現(xiàn)數(shù)據(jù)完全共享。在凝練出若干個重大科學問題的基礎上，對所有采集數(shù)據(jù)，統(tǒng)一匯交整理，統(tǒng)一控制數(shù)據(jù)質量、統(tǒng)一進行數(shù)據(jù)挖掘，從多個層面系統(tǒng)深入地分析了中國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳源匯特征、驅動因素以及相應的生態(tài)系統(tǒng)功能，取得了一系列原創(chuàng)性重要成果。

4月18日，該項目群的研究成果以專輯形式在《美國科學院院刊》上正式發(fā)表7篇論文，全面、系統(tǒng)地報道了中國陸地生態(tài)系統(tǒng)結構和功能特征及其對氣候變化、人類活動的響應，量化了中國陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳能力的強度和空間分布，以及生物多樣性和大尺度養(yǎng)分條件對生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的影響。

為“美麗中國”提供科學支撐

美國科學院院士Inder M. Verma認為“該專輯主題不僅在科學上，而且在社會領域上，都非常重要，應該會在世界上引起廣泛的興趣和產(chǎn)生重大的影響。”

論文的兩位國際評審專家也認為，“該研究非常重要，通過實例證明了生態(tài)恢復工程在減緩全球氣候變暖過程中可以扮演重要的角色。”

方精云表示，該項研究成果的發(fā)表不僅為驗證和發(fā)展相關的生態(tài)學基本理論、評估生態(tài)系統(tǒng)對未來環(huán)境變化的響應提供了基本數(shù)據(jù)，也為今后中國應對氣候變化的國際談判提供了重要支撐，并將在推動生態(tài)文明建設、實現(xiàn)“美麗中國”愿景中發(fā)揮重要作用。

另外，該項成果的發(fā)表，也為人類干預促進生態(tài)系統(tǒng)碳吸收提供了新的見解，為正在經(jīng)歷類似經(jīng)濟和社會變革的其他國家提供了有益的經(jīng)驗和啟示。