碳在森林中停留分析研究

由于森林砍伐，土地退化和大火，熱帶森林所覆蓋的世界總面積正在減少，這一趨勢(shì)在過去幾年中有所增加1。同時(shí)，人為引起的氣候變化正在改變熱帶森林的功能2。在1990年代和2000年代初期，結(jié)構(gòu)完整的熱帶森林通過光合作用積極地從大氣中清除了碳（以二氧化碳的形式），并將其作為生物質(zhì)存儲(chǔ)。這些森林占了陸地碳匯3的大約50％。Hubau

等。4《

自然》雜志的報(bào)道

這一全球至關(guān)重要的熱帶碳匯在亞馬遜雨林和非洲雨林中都已飽和，但變化方式不同。當(dāng)通過建立新樹和樹木生長(zhǎng)而獲得的碳量大于因樹木死亡而損失的量時(shí)，森林就充當(dāng)了凈碳匯。在這些情況下，生物量中存儲(chǔ)的碳量會(huì)隨著時(shí)間增加。碳利得，損失和儲(chǔ)量之間的相互作用決定了碳在森林中停留的時(shí)間，即碳滯留時(shí)間5。Hubau及其同事在1968年至2015年之間，對(duì)11個(gè)國(guó)家/地區(qū)的244個(gè)非洲未破壞林地的樹木的生長(zhǎng)，生長(zhǎng)和死亡率進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，并將他們的數(shù)據(jù)與Amazonia321個(gè)林地的相似測(cè)量值進(jìn)行了比較6。這種長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)對(duì)于查明森林生物量碳匯的趨勢(shì)和驅(qū)動(dòng)因素至關(guān)重要，但在協(xié)調(diào)，勞動(dòng)力和資金方面尤其具有挑戰(zhàn)性，且成本高昂，特別是在熱帶地區(qū)，那里實(shí)地難以進(jìn)入且工作條件惡劣很苛刻（圖1）。作者發(fā)現(xiàn)，截至2015年的30年中，非洲熱帶森林生物量中的碳匯是穩(wěn)定的，而亞馬遜熱帶森林中的碳匯則在1990年左右開始減少（圖2）。2）。那么，是什么促使熱帶碳匯減速，以及為什么亞馬遜和非洲熱帶森林之間存在差異？作者報(bào)告了在整個(gè)研究期間，兩大洲的森林中碳吸收增加的長(zhǎng)期趨勢(shì)，這與大氣中CO

2濃度的增加相關(guān)。他們將增加的收益歸因于CO

2施肥-隨著大氣中CO

2水平的升高，植物吸收碳的增加。但是，他們發(fā)現(xiàn)，自2000年以來年均氣溫升高和干旱增加，樹木生長(zhǎng)減少，從而抵消了碳增幅的增長(zhǎng)，非洲的降幅小于亞馬遜地區(qū)。Hubau

等。繼續(xù)表明，非洲的高碳增長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間比亞馬遜河更長(zhǎng)，這是因?yàn)樯郎厮俣容^慢，干旱較少且氣溫普遍較低（因?yàn)榉侵奚趾０屋^高）。而且，與之前的研究6相比，作者能夠基于對(duì)他們數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，將亞馬遜地區(qū)碳吸收的下降歸因于溫度升高和反復(fù)的極端干旱事件。研究人員沒有發(fā)現(xiàn)任何大陸上的CO

2施肥效應(yīng)趨于平穩(wěn)的跡象。盡管作者將這兩個(gè)大陸的碳增加量下降歸因于氣候驅(qū)動(dòng)因素，但其他限制因素可能是造成這種情況的原因-例如樹木之間爭(zhēng)奪光和養(yǎng)分，以及每個(gè)大陸上養(yǎng)分的普遍供應(yīng)。這些因素未在其統(tǒng)計(jì)分析中考慮，但隨著大氣中CO

2濃度的持續(xù)增加，可能會(huì)進(jìn)一步限制樹木生長(zhǎng)并削弱匯。這些限制已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)中得到了暗示，在該實(shí)驗(yàn)中，CO

2的大氣濃度在生態(tài)系統(tǒng)的特定區(qū)域內(nèi)富集了7，但是尚未在高度多樣化的，古老的熱帶森林（例如非洲和非洲的熱帶森林）中進(jìn)行此類實(shí)驗(yàn)。亞馬孫。除了碳吸收的趨勢(shì)外，Hubau

等人。發(fā)現(xiàn)非洲的碳損失從1990年代到十年前一直穩(wěn)定，然后開始增加。相比之下，亞馬遜地區(qū)的碳損失在1990年代已經(jīng)開始增加。這種大陸性差異似乎是因?yàn)閬嗰R孫地區(qū)的樹木比非洲森林中的樹木生長(zhǎng)更快，碳滯留時(shí)間更短。二氧化碳施肥可能會(huì)提高生長(zhǎng)速度和碳收益，但同時(shí)也導(dǎo)致更快的損失-CO

2

-fertilized樹木長(zhǎng)得快，死得早5，6，因此從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看不一定會(huì)導(dǎo)致碳匯。作者發(fā)現(xiàn)，與長(zhǎng)期長(zhǎng)期高溫和干旱相關(guān)的樹木死亡導(dǎo)致碳損失增加，并且由于自2000年以來亞馬遜河地區(qū)升溫速度加快，亞馬遜河地區(qū)的這種影響比非洲熱帶森林更為明顯。對(duì)非洲土地進(jìn)行最嚴(yán)格監(jiān)控的土地表明，這些森林的碳損失從2010年左右開始增加。作者推斷了直到2040年的統(tǒng)計(jì)模型，從而表明碳匯在兩大洲都將下降。他們估計(jì)，到2030年，非洲的碳匯將比2010-15年度降低14％，而亞馬遜地區(qū)的碳匯將在2035年達(dá)到零（也就是說，大氣層不會(huì)凈吸收碳）。但是，這些推斷需要仔細(xì)地解釋，因?yàn)樗鼈兣c全球模型的預(yù)測(cè)形成鮮明對(duì)比，這些預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)，由于完整熱帶森林中的CO

2施肥，將導(dǎo)致強(qiáng)大且持續(xù)的碳匯8。最近報(bào)道的模型9考慮養(yǎng)分循環(huán)的植被生長(zhǎng)圖表明，亞馬遜森林的碳匯受到土壤中磷的有效利用的強(qiáng)烈限制。Hubau及其同事的研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)，除了營(yíng)養(yǎng)反饋外，還需要了解影響樹木死亡率和森林動(dòng)態(tài)的其他因素，以便將這些因素整合到全球模型中2。那么，完整森林中碳匯的泛熱帶下降對(duì)當(dāng)前的氣候危機(jī)意味著什么呢？將全球變暖限制在遠(yuǎn)低于2°C的可排放的最大人為碳排放量（2015年巴黎氣候協(xié)議的目標(biāo)）的計(jì)算取決于大型熱帶碳匯的持續(xù)存在HYPERLINK"/ar