腾龙1级会员:中国生态系统碳汇功能提升的技术途径:基于自然解决方案

腾龙1级会员:发布时间:2022-06-01 10:15:56 | 来源:中国网·中国发展门户网 | 作者:于贵瑞、朱剑兴、徐丽、何念鹏 | 责任编辑:孔令瑶

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文章摘要:腾龙1级会员,在这群妖兽之中明显是刚刚打造出来 ,想他们在中午时候能不能醒来还是个问题近身战。

关键词:生态系统,碳汇,碳储量,生态关键带,碳循环,碳中和

中国网/中国发展门户网讯  2030年前碳达峰、2060年前碳中和已成为中国重要的长期战略目标,腾龙1级会员:必须统筹“减排、保碳、增汇、封存”4个技术途径的宏观布局,协调“脱碳能源转型、减排产业结构调整、增汇生态环境建设”3个新型生态经济及产业的协同发展。陆地生态系统具有巨大的碳汇能力,巩固和提升其碳汇功能是实现碳达峰、碳中和(以下简称“双碳”)目标的重要途径之一。推进生态系统碳汇功能保护与提升的关键技术和优化模式的示范应用,研发生物和生态碳捕集、利用与封存(CCUS)新技术是落实国家碳中和战略的迫切需要。

生态系统碳循环过程、固碳机制和增汇原理,一直是近年的热点研究内容。以往的立地尺度、景观尺度的生态学过程研究,以及区域生态系统与气候系统的反馈研究,已经奠定了区域固碳增汇技术研发的理论基础。当前,巩固和提升生态系统碳汇功能的主要科技任务包括:强化国土空间规划和用途管控,严守生态保护红线,稳定现有森林、草原、湿地、滨海、冻土等生态系统的碳储量;实施自然保护工程与生态修复工程,提升生态系统质量及碳汇功能;统筹现有天然生态系统、自然恢复的次生生态系统、人工恢复重建的生态系统等,综合提升碳汇能力。

经过长期研究,科研人员针对不同类型的生态系统已开发出众多行之有效的碳保护及碳汇提升的技术方法。然而,在国家“双碳”目标下,如何有效评估这些技术的经济可行性、碳汇功能的稳定性和可持续性,以及在区域及全国范围集成应用和实验示范等问题尚未解决。本研究重点围绕我国陆地生态系统的碳汇功能保护和提升关键技术及其示范应用开展讨论,旨在为国家制定国土空间规划和用途管控、生态保护修复重大工程及区域碳汇技术集成应用等提供参考。

基于自然解决方案的生态系统碳汇能力巩固和提升原则

在覆盖全国范围的陆地和滨海疆域内实施跨区域、跨行业的“双碳”行动,是一个涉及政治、经济、社会发展和生态建设的巨大生态系统工程,需要贯彻基于自然解决方案(nature-based solutions,NbS)的空间优化布局、资源环境合理配置的系统工程理念,普及生态系统碳库保护和碳汇功能提升关键技术。NbS核心理念是尊重自然规律、依据自然条件、利用自然过程,因地制宜地制定基于生态系统途径的典型类型生态系统碳汇提升方案;以及在区域上制定基于宏生态系统途径的碳库保护和碳汇功能提升方案,优化管理区域的自然-经济-社会复合生态系统,以实现社会、经济和生态环境效益的协调统一。NbS以生物圈与环境系统演变原理、宏系统间的偶联性原理、生态系统的整体性原理、人类与自然和谐共生理论为科学依据,构建山水林田湖草沙冰与人类社会的生命共同体,实现水-土-气-生的自然环境及资源时空格局优化配置。因此,在基于 NbS制定不同区域及国家层面应对碳中和的生态系统碳汇提升方案时,需要遵循以下4个原则。

生态碳汇提升需要与国土空间主体功能区划相协调

提升生态系统碳汇的实施方案必须与现有的国土空间主体功能区划相协调,辨识出重要自然碳汇功能区、人工增汇功能区,进而融合到国家重要生态保护区、生态红线区及生态修复重大工程区的布局之中,强化国土空间范围内的各特定地域“山水林田湖草沙冰”和“洋海湾岛礁岸”的整体治理。中国的生态碳汇地理格局及自然区划是制定碳中和行动方案空间布局的基础。应按照自然地理条件,统筹规划国土空间的碳汇功能区域,优先选择重要生态关键带(ecologically critical zone),布局生态系统增汇技术集成模式的实验示范。

生态碳汇提升需要融入自然保护及生态建设

事业国家层次的生态碳汇巩固和提升战略,必须在整个国土空间上实施;而且,区域碳汇功能提升技术模式也必须依据区域自然地理条件决定的生态系统生产力和经济社会发展状况,其生态工程建设应满足于自然地理条件、经济社会状况及科学技术能力的约束。中国的宏观地貌、地理和气候格局决定了主要碳汇功能区的基本空间格局。广袤的山地森林具有强大的固碳功能,并且当前我国大多数山地森林还正处于生态恢复阶段,是重要的潜在增汇区。此外,我国的海岸带、河岸带、交通线(路岸带)、城市绿地(绿化带)等是近年来的国土绿化重要区域,具有很大的增汇潜力。《全国重要生态系统保护和修复重大工程总体规划(2021—2035年)》提出的“三区”(青藏高原生态屏障区、黄河重点生态区、长江重点生态区)、“四带”(东北森林带、北方防沙带、南方丘陵山地带、海岸带)生态保护和修复规划是指导国家碳汇功能区规划基础,也是生态碳汇提升宏观决策的重要依据。

生态系统碳汇功能提升需要结合历史文化传承和乡村振兴行动

全国生态系统增汇工程布局应与自然和文化遗产保护、生物多样性保护和区域发展相结合。中国具有悠久的历史和文化遗产,许多地理空间不仅是自然和文化遗产的承载体和分布区,也是重要的生物多样性及生态碳汇功能区。保护分布在全国不同疆域、千姿百态的名山大川、祠院寺庙、遗迹等自然和文化遗产必须以对自然景观、生态系统及人文环境等载体的保护和恢复为前提,实现碳汇保持与人类文明延续相结合。与此同时,巩固拓展脱贫成果、全面推进乡村振兴战略是我国社会发展的重要目标。大别山区、大兴安岭南麓山区、滇桂黔石漠化区、滇西边境山区、西藏、新疆南疆四地州等14个原集中连片特困区面积约占国土总面积的41.74%,这些原集中连片特困区具有高碳储量、高人均碳汇能力的区域特征。因此,如何协调贫困区经济发展、资源开发利用、生态环境保护及巩固提升生态碳汇功能,备受政府和公众的关注。需要建立生态碳汇产品价值实现机制,通过碳汇交易、碳汇税、财政转移支付等机制,以保障贫困区经济发展与环境协调的双赢,实现“双碳”目标与生态恢复、美丽中国建设和乡村振兴的协同。

生态碳汇功能提升及实施应与区域生态系统管理相结合

巩固和提升生态碳汇功能区固碳能力的核心技术是基于自然的区域生态系统综合管理,普及和应用“生态保护-生态恢复-乡村振兴-保碳增汇”多目标兼容的区域生态管理模式。过去几十年来,我国在典型生态系统结构-过程-功能作用机制研究基础上,研发了农田土壤、人工林、天然次生林、草地、湿地、荒漠绿洲等生态系统固碳增汇技术,并针对不同地理区域研制了多样的生态系统管理模式,为各碳汇功能区的保碳增汇提供了丰富的技术储备(表1)。这些技术或模式大多具有长期观测试验基础,并经过观测数据验证。然而,当前的一些忽视自然规律、过度追求“人为碳汇”的行为却值得关注。例如,在干旱半干旱荒漠盲目地大规模种植森林或灌木林,不仅增汇效果十分有限,还会造成土壤流失和碳库丢失。又如,一些地区以森林是重要碳汇为理由,将大面积湿地改为林地。这种土地利用转换(尤其在高海拔或高纬度地区)将会加速土壤有机质的分解,造成土壤碳汇丢失,其综合的增汇功能值得商榷。

生态系统碳汇巩固和提升的技术集成。在广袤的国土空间巩固和提升生态系统碳汇功能,需要丰富多样的关键技术及生态系统管理模式应用与示范。传统的农林业减排增汇技术及生态工程增汇技术被认为是技术成熟度最高、经济成本最低、最易普及、规模效应最大的生态系统固碳增汇技术体系。但是,还需要因地制宜地对潜在增汇技术措施的有效性、可行性和经济性进行论证,形成有效的技术模式,并通过实验和示范使其得到普及应用。与此同时,更需要前瞻布局具有潜力的 Bio-CCUS或 Eco-CCUS技术开发,为碳汇倍增目标的实现做好技术储备。

生态系统碳汇巩固和提升的观测认证。要制定和实施有效的系统方案,必须发展区域和国家的网络化动态立体监测体系,建立典型生态系统、区域及全国的碳汇功能监测技术,发展自然和社会复合生态系统过程模拟分析系统,发展生态-气候-社会复合系统演变的预测理论和方法。面对我国复杂的地理格局及经济社会发展水平的区域差异,统筹分析各区域及各发展阶段所面临的生态环境问题,预测各类生态碳汇工程的碳汇效益及生态环境效应,认知区域的生态系统碳循环过程及其机制的特殊性,认证生态碳汇工程的技术经济的可行性、碳汇效应及生态环境的潜在影响,为国土空间的生态工程优化布局和实施效果评估提供科学依据。

生态系统碳汇巩固和提升的核算评估。生态系统碳汇技术、措施和模式的效应评估、碳汇认证及区域和工程管理是推动区域碳汇功能提升的重要任务。迫切需要发展和完善不同类型及区域生态系统碳汇评估方法,构建不同途径的增汇技术、措施及模式的碳汇效应计量、评估和核查的方法学及技术标准体系。同时,应特别重视建立各种人为增汇技术和措施的碳汇核算方法、气候效果的认证和评估技术标准,发展可报告、可计量和可核查的技术体系,建立国内外通用的碳汇交易的计量、核算及价值评估体系。

中国生态系统具有巨大的碳汇效应且具有很大的提升空间,在国家的“双碳”目标实现中将扮演重要角色。通过巩固和提升生态系统碳汇功能,有望为我国工业减排保留每年20亿—25亿吨 CO2的排放空间。可以认为这是中国“双碳”战略行动的“压舱石”和“稳压器”,因为生态系统碳汇不仅可以为清洁能源和绿色技术创新和发展赢得宝贵的缓冲时间,更重要的是可为国家的经济社会系统稳定运行提供基础性的能源安全保障。然而,中国未来的生态系统碳储量、固碳能力和固碳潜力的预估,以及生态碳汇提升行动方案的制定既是一个复杂的科学问题,又是一个涉及全局、全民及涵盖全域国土空间的经济社会长期发展和社会实践问题。虽然过去30余年我国的生态恢复取得了巨大成绩,生态系统碳汇能力也得到了较大的提升,但要实现国家“双碳”战略行动的生态系统碳汇倍增目标仍然是极其艰巨的重大任务,需要强大的科技支撑、国家引导、公众参与、财政投入。

(作者:于贵瑞、朱剑兴、徐丽、何念鹏,中国科学院地理科学与资源研究所、中国科学院生态系统网络观测与模拟重点实验室。《中国科学院院刊》供稿)

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