203062030602030中国科学：生命科学2022年第52卷第4期：534>574203060双碳《中国科学》杂志社SCIENTIA SINICA Vitaelifecn.scichina.comSCIENCE CHINA PRESS评述文库CrossMark2030中国及全球陆地生态系统碳源汇特征及其对碳中和的贡献203060双张宏图，于凌飞，赵淑清，徐元，朱江玲，沈海花2，王媛媛，彭云峰，赵霞，王襄平胡会峰，陈世苹，黄玫7，温学发27王少鹏，朱彪，牛书丽2，唐志尧，刘玲莉2，方精云15”1.中国科学院植物研究所，植被与环境变化国家重点实验室，北京100093：2.中国科学院大学，北京100049203.浙江大学环境与资源学院，杭州310058，4.兰州大学草地农业科技学院，草地农业生态系统国家重点实验室，兰州730020：5.北京大学城市与环境学院，生态研究中心，地表过程分析与模拟教有部重点实验室，北京10087少；○6.北京林业大学生态与自然保护学院，北京1000837,中国科学院地理科学与资源研究所，生态系统网络观测与模拟重点实验室，北京100101中同等贡献203060双碳*联系人，E-mail:jyng@urban.pku.edu.cn收稿日期：2021-10-06接受日期：2021-12-13，网络版发表日期2022-03-15碳文国家自然科学基金批准号：31988102)资助摘要增强陆地生态系统碳汇（简称陆地碳汇）是减缓大气二氧化碳(CO)浓度上升和全球变暖的重要手段，也是实203现我国“碳中和”目标的有效途径.为全面理解陆地碳汇特征及其对实现“碳中和”目标的贡献，本文系统梳理了近40年来陆地碳源汇研究的主要进展，、阐述了全球和我国陆地碳汇的时空格局及其驱动因素，分析了陆地碳汇对实现“碳中和”目标的作用.根据全球碳收支评估报告，过去60年全球陆地碳汇从1960年代的(-0.240.9)PgCyr(弱碳源；61Pg105g=10亿吨碳)增加至2010年代的(1.9牡1.1)PgCy(碳汇).目前，陆地碳汇主要分布在北半球中高纬度地区，而热带地区表现为微弱的碳汇或碳源不同类型生态系统的碳汇大小存在差异：森林是陆地碳汇的主体，灌丛、湿地生态系统和农田土壤整体表现出碳汇功能，但草地的碳源汇功能尚不明确。此外，荒漠生态系统可能起着碳汇功能，但其大小和形成机制尚存在争议.大气CO浓度上升、氮沉降、气侯变化和土地覆盖变化等是影响陆地碳汇强度的主要因素，火灾、气溶胶等因素也影响其大小.不同区域陆地碳汇的驱动因素存在差异：北美和欧洲陆地碳汇主要是大气CO2浓度上升和气侯变化等因素所致，而在中国，除了上迷全球变化要素外，植树造林、生态修复也是驱动其碳汇的重要因素.综合以往研究结果评估，目前我国陆地碳汇强度为0.20-0.25 PgCyr,预计2060年可能处于0.15~0.52 PgCyr之问.未来研究需通过扩大生态系统调查与监测的范围、完善陆地生物圈模型等途径提升陆地碳汇的评估精度，量化各类措施对生态系统碳汇潜力的影响，精准评估我国陆地碳汇对实现“碳中和”目标的贡献203引用格式：杨元合，石岳，孙文城，等.中国及全球陆地生态系统碳源汇特征及其对碳中和的贡献.中国科学：生命科学，222,52：53454，do10.1360SSV2021-036位英文版见：arbon neutrality.Sei China Life Sci©2022《中国科学》杂志社(C)1994-2022 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net20306022030602203060中国科学：生命科学203060双碳2022年第52卷第4期关键词陆地生态系统，碳汇，碳中和，碳循环，全球变暖陆地生态系统具有固定CO2、净化空气、涵养水收获等非生物呼吸代谢所消耗的光合产物，在全球源、水土保持、防风固沙、维持生物多样性等诸多功尺度，NBP仅占NEP的一小部分，可能不超过NEP的能.其中，固碳功能也称碳汇功能，在全球气候变化和1/5).鉴于陆地碳汇在调节气候变暖中的关键作用，●“碳中和“背景下具有十分重要的意义，“碳中和”本质近40年来国内外学者在各类生态系统、不同区域以及上是化石燃料使用和土地利用变化导致的碳排放量与全球尺度上开展了大量研究，方精云等人对此曾进包括生态系统碳汇、碳捕集利用与封存(carbon cap-行过较为系统的论述，本文回顾国内外关于陆地生态ture,utilization and storge,CCUS)等在内的各种碳吸系统碳源汇研究历史，然后从全球与中国两个尺度针收量之间的平衡，即净零排放换言之，实现“碳中对各类型生态系统及其总体，系统阐述陆地生态系统和”就是降低前者并成增加后者，从而使前者被后者的碳源汇特征、变化及其驱动机制，展望陆地碳汇在所抵消.因此，增强生态系统碳汇功能是减缓大气CO2实现“碳中和”目标中的作用.浓度上升和全球气候变暖的有效途径，是实现“碳中20和”目标的关键因素.碳源汇研究简史陆地生态系统碳汇大小是生态系统碳循环作用的2036结果.生态系统碳循环是指生态系统与外界进行以1.1化石燃料碳排放及其去向6CO为主的碳交换过程).具体而言，植物通过光合作作为地球上最重要的生物地球化学循环之一，碳用，将大气中的CO2固定为有机物质，其中一部分的碳循环耦合了地球系统中的各类物质循环过程和能量流元素通过植物呼吸作用转化为CO2释放至大气，下部动，深刻地影响了生态系统功能与人类社会的可持续分以植被生物量的形式储存起来，还有一部分则通过发展工业革命以来，人类活动深刻改变了全球碳凋落物、根系分泌物等进入土壤.进入土壤的碳元素循环.人为排放的CO2在大气~海洋和陆地生物圈之大多会经过微生物的分解作用，再次以CO2的形式回间进行交换.一般来说，自然状态下C02在生物圈与大到大气，从而使碳元素完成从大气进入植被，部分再气圈之间的流动过程保持平衡状态，即生物圈从大气20进入地表和土壤，然后又部分地回到大气的这一循环圈中吸收的C02几乎等量地释放到大气中.然而，进入过程).生态系统依据其碳收支状况，可以分为碳源和工业化时代以后，人类大量使用化石燃料向大气释放碳汇，前者表示系统的排放量大于吸收量，整体处于净了大量CO2,热带森林砍伐等土地利用变化也导致相○排放的状态，后者则代表生态系统整体处于净吸收的当多的CO排放，从而打破了生物圈与大气圈之间原状态（即系统的吸收量大于其排放量）.生态系统碳循有的碳平衡，也引发了全球温暖化等环境问题环状况决定生态系统碳源汇大小和变化等特征，从而按照近期的研究22010~2019年间化石燃料燃影响大气CO,浓度上升的程度，进而影响全球温暖化烧和土地利用变化每年平均分别向大气排放的碳量为的进程念9.4和1.6PgC(图1).这些由人类活动引起的碳排放约陆地生态系统碳源汇通常用净生态系统生产力有46%(5.1PgC)存留在大气中，剩余的31%和23%分(net ecosystem productivity,NEP)测度.如果NEP为正别被陆地生态系统(3.4PgC)和海洋生态系统(2.5Pg值，表明该生态系统为碳汇，反之则为碳源.这一概念C)所固定.这就是全球陆地和海洋生态系统的碳汇总20适用于不受干扰的自然生态系统，但在区域以及更大量.扣除土地利用变化造成的碳释放后，陆地生态系的空间尺度应该使用净生物群区生产力(net biome统碳汇为1.9 PgCyr.需要提及的是，1960年代以前，productivity,,NBP)这一指标.该指标从NEP中减去了人类活动导致的碳排放主要来自土地利用变化（如热因火烧、病虫害、动物啃食、森林间伐以及农林产品带毁林开荒)，而化石燃料排放是次要的可535(C)1994-2022 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net