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(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項“應(yīng)對氣候變化的碳收支認證及相關(guān)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(xué)術(shù)刊物《美國科學(xué)院院刊》(PNAS)上。

森林主導(dǎo)，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(yù)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(fù)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(xué)計量學(xué)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(guān)關(guān)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(guān)關(guān)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(xué)家一直關(guān)注的焦點。針對這一熱點問題，中國科學(xué)家又一次走在了世界前列。

《美國科學(xué)院院刊》是國際最權(quán)威的學(xué)術(shù)刊物之一，在資源和生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域，其影響力與英國的《自然》（Nature）和美國的《科學(xué)》（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(xué)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(xué)家在碳循環(huán)、全球變化、生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)等領(lǐng)域的國際地位，體現(xiàn)了我國科學(xué)家在該領(lǐng)域的研究從國際跟蹤和并行到領(lǐng)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(dǎo)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(zhuǎn)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(xué)院積極響應(yīng)國家重大需求，作為最先部署的戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項之一，于2011年1月，率先啟動了“應(yīng)對氣候變化的碳收支認證及相關(guān)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(yīng)，從而為我國經(jīng)濟轉(zhuǎn)型發(fā)展、氣候談判提供科學(xué)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(xué)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(xué)家的領(lǐng)導(dǎo)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(shè)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(shè)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(xué)問題的基礎(chǔ)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(zhì)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(qū)動因素以及相應(yīng)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(xué)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(jié)構(gòu)和功能特征及其對氣候變化、人類活動的響應(yīng)，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(xué)支撐

美國科學(xué)院院士Inder M. Verma認為“該專輯主題不僅在科學(xué)上，而且在社會領(lǐng)域上，都非常重要，應(yīng)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(fù)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(guān)的生態(tài)學(xué)基本理論、評估生態(tài)系統(tǒng)對未來環(huán)境變化的響應(yīng)提供了基本數(shù)據(jù)，也為今后中國應(yīng)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(shè)、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(yù)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。