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《美国科学院院刊》发表中国碳收支研究专辑

 文章来源:科学网  浏览:次 | 发布时间:2018-04-18 15:41

  4月18日,《美国科学院院刊》(PNAS) 以专辑形式发表了中国科学院战略性先导科技专项“应对气候变化的碳收支认证及相关问题”(以下简称“碳专项”)之“生态系统固碳”项目群7篇研究论文。这不仅是中国首次,在亚洲也是首次。

  据悉,该研究量化了中国陆地生态系统固碳能力的强度和空间分布,并首次在国家尺度上通过数据证明,我国重大生态工程的固碳作用显著。

  项目群首席科学家之一、中国科学院院士方精云表示,这为今后中国应对气候变化的国际谈判提高了话语权,也体现了中国科学家在这一领域的研究从跟踪、并行到领跑的飞跃。
 

  提前布局

  全球气候变化是当前人类生存和发展所面临的共同挑战,为此,中国采取了一系列节能减排的措施。方精云指出,除了节能减排,生态系统固碳——利用植被的光合作用吸收大气中的二氧化碳——是减缓温室效应最为经济可行和环境友好的途径。因此,提高陆地生态系统碳储量成为全球热点。不过,对像中国这样幅员辽阔、生态系统类型多样的国家进行系统、规范调研碳储量和固碳能力难度巨大。

  作为项目最初的设计者,中科院副院长丁仲礼表示,“碳专项”是中科院响应国家重大需求,前瞻部署、顶层设计、凝聚全院相关力量推进的重大科技项目,其目的是服务于国家在气候变化应对和谈判方面的重大需求。

  2011年1月,中国科学院率先启动“碳专项”,设立“生态系统固碳”项目群,试图系统调查中国各类生态系统的碳储量和固碳能力,深入揭示中国陆地生态系统碳收支特征、时空分布规律以及国家政策的固碳效应。

  在其后的5年中,科研人员按照项目统一的实验设计和调查方法,系统调查了中国陆地生态系统(森林、草地、灌丛、农田)碳储量及其分布,调查样方17000多个、累计采集各类植物和土壤样品超过60万份。令PNAS审稿人惊叹:“样方数量如此之多,取样方法如此规范”。

  “这是当今世界调查范围最大的野外调查项目,为研究中国植被生产力和碳收支提供了大量实测数据,也为我国国土资源利用和生态文明建设提供了重要的本底数据。”方精云说。
 

  成果显著

  收集到数据已属不易,但项目群又定下了更高的目标:向PNAS申请以专辑形式发表研究成果。自2015年1月开始,在方精云的组织和推动下,科研人员创新科研组织模式、打破课题间壁垒、实现数据完全共享,在凝练出若干个重大科学问题的基础上,对所有数据统一整理、控制、挖掘、分析。

  事实上,中国森林有多大固碳潜力、通过人工方法增加碳汇是否可行、农业如何应对气候变化等问题,一直是国际上极具争议的话题。这一研究则用数据回应了这些质疑。

  研究证实,在中国碳排放量最大的2001~2010年期间,陆地生态系统年均固碳2.01亿吨,相当于7.37亿吨二氧化碳,抵消了同期中国化石燃料碳排放量的14.1%;其中,森林生态系统贡献了约80%的固碳量,农田和灌丛生态系统分别贡献12%和8%,草地生态系统基本处于碳收支平衡状态。

  该专辑还首次在大尺度上研究了植物养分同固碳的关系,并证实了增加生物多样性也可以增加土壤的碳储量。“十几年前就有迹象显示我国农田生态系统固碳能力正在增长,但没有数据证实,现在终于可以大声宣告:中国耕作方式的改变在保证农业生产的同时增加了土壤固碳作用。”项目另一位首席科学家、中科院地理与资源所副所长于贵瑞告诉记者。

  同时,数据显示,我国重大生态工程(如天然林保护工程、退耕还林工程、退耕还草工程、以及长江和珠江防护林工程等)和秸秆还田农田管理措施的实施,分别贡献了中国陆地生态系统固碳总量的36.8%和9.9%。“现在可以确认,中国生态文明建设在改变环境的同时对碳汇亦有贡献。”于贵瑞说。

  审稿人亦认为:“该研究非常重要,通过实例证明了生态恢复工程在减缓全球气候变暖过程中可以扮演重要角色。”
 

  “兵团作战”

  作为中国科学院最先部署的战略性先导科技专项之一,“碳专项”在启动后迅速发挥“集体作战”的机制优势,仅“生态系统固碳”项目群就调动了来自中科院及高校、部委所属35个研究院所的350多名科研人员进行系统、规范的调研。丁仲礼表示,这得益于国家对科技支撑的重视,得益于中科院“大兵团作战”的优势,也得益于参与专项的广大科技人员的无私奉献。

  据方精云介绍,在这项“前无古人”的庞大工程中,很多科研人员的名字没有出现在文章作者中,也无私贡献出了数据,服务于国家需求。他告诉《中国科学报》记者,在重大项目中采用“大兵团作战”的科研组织模式起到了很好的示范作用。

  历时3年多的专辑发表过程也令方精云记忆尤深:“我们刚一提交立项申请就收到5位美国科学院院士的评审意见,审稿过程极其严格。但在这一过程中,我们也磨炼出一支能做出高水平成果的科研队伍。”

  方精云认为,该成果的发表彰显了中国科学家在碳循环、全球变化、生态系统生态学等领域国际地位的飞跃。

  对于后续研究,于贵瑞则希望此类基础性工作能获得持续资助,以便更为清晰地摸清家底。

附“生态系统固碳”项目群7篇研究论文信息

CLIMATE CHANGE, POLICY, AND CARBON SEQUESTRATION IN CHINA SPECIAL FEATURE

INTRODUCTION

Climate change, human impacts, and carbon sequestration in China
Jingyun Fang, Guirui Yu, Lingli Liu, Shuijin Hu, and F. Stuart Chapin III

RESEARCH ARTICLES

Carbon pools in China’s terrestrial ecosystems: New estimates based on an intensive field survey
XuliTang,XiaZhao,YongfeiBai,ZhiyaoTang,WantongWang, Yongcun Zhao, Hongwei Wan, Zongqiang Xie, Xuezheng Shi, Bingfang Wu, Gengxu Wang, Junhua Yan, Keping Ma, Sheng Du, Shenggong Li, Shijie Han, Youxin Ma, Huifeng Hu, Nianpeng He, Yuanhe Yang, Wenxuan Han, Hongling He, Guirui Yu, Jingyun Fang, and Guoyi Zhou

 Plant diversity enhances productivity and soil carbon storage
Shiping Chen, Wantong Wang, Wenting Xu, Yang Wang, Hongwei Wan, Dima Chen, Zhiyao Tang, Xuli Tang, Guoyi Zhou, Zongqiang Xie, Daowei Zhou, Zhouping Shangguan, Jianhui Huang, Jin-Sheng He, Yanfen Wang, Jiandong Sheng, Lisong Tang, Xinrong Li, Ming Dong, Yan Wu, Qiufeng Wang, Zhiheng Wang, Jianguo Wu, F. Stuart Chapin III, and Yongfei Bai

Patterns of plant carbon, nitrogen, and phosphorus concentration in relation to productivity in China’s terrestrial ecosystems
Zhiyao Tang, Wenting Xu, Guoyi Zhou, Yongfei Bai, Jiaxiang Li, Xuli Tang, Dima Chen, Qing Liu, Wenhong Ma, Gaoming Xiong, Honglin He, Nianpeng He, Yanpei Guo, Qiang Guo, Jiangling Zhu, Wenxuan Han, Huifeng Hu, Jingyun Fang, and Zongqiang Xie

Effects of national ecological restoration projects on carbon sequestration in China from 2001 to 2010
Fei Lu, Huifeng Hu, Wenjuan Sun, Jiaojun Zhu, Guobin Liu, Wangming Zhou, Quanfa Zhang, Peili Shi, Xiuping Liu, Xing Wu, Lu Zhang, Xiaohua Wei, Limin Dai, Kerong Zhang, Yirong Sun,ShaXue,WanjunZhang,DingpengXiong,LeiDeng,Bojie Liu, Li Zhou, Chao Zhang, Xiao Zheng, Jiansheng Cao, Yao Huang, Nianpeng He, Guoyi Zhou, Yongfei Bai, Zongqiang Xie, Zhiyao Tang, Bingfang Wu, Jingyun Fang, Guohua Liu, and Guirui Yu

Economics- and policy-driven organic carbon input enhancement dominates soil organic carbon accumulation in Chinese croplands
Yongcun Zhao, Meiyan Wang, Shuijin Hu, Xudong Zhang, Zhu Ouyang, Ganlin Zhang, Biao Huang, Shiwei Zhao, Jinshui Wu, Deti Xie, Bo Zhu, Dongsheng Yu, Xianzhang Pan, Shengxiang Xu, and Xuezheng Shi

Shifting plant species composition in response to climate change stabilizes grassland primary production
Huiying Liu, Zhaorong Mi, Li Lin, Yonghui Wang, Zhenhua Zhang, Fawei Zhang, Hao Wang, Lingli Liu, Biao Zhu, Guangmin Cao, Xinquan Zhao, Nathan J. Sanders, Aime´e T. Classen, Peter B. Reich, and Jin-Sheng He

 

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