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，這一趨勢在過去幾年中有所增加1。同時，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。這些森林占了陸地碳匯3的大約50％。Hubau

等。4《

自然》雜志的報道

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而獲得的碳量大于因樹木死亡而損失的量時，森林就充當(dāng)了凈碳匯。在這些情況下，生物量中存儲的碳量會隨著時間增加。碳利得，損失和儲量之間的相互作用決定了碳在森林中停留的時間，即碳滯留時間5。Hubau及其同事在1968年至2015年之間，對11個國家/地區(qū)的244個非洲未破壞林地的樹木的生長，生長和死亡率進行了監(jiān)測，并將他們的數(shù)據(jù)與Amazonia321個林地的相似測量值進行了比較6。這種長期監(jiān)測對于查明森林生物量碳匯的趨勢和驅(qū)動因素至關(guān)重要，但在協(xié)調(diào)，勞動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)，那里實地難以進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？作者報告了在整個研究期間，兩大洲的森林中碳吸收增加的長期趨勢，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，樹木生長減少，從而抵消了碳增幅的增長，非洲的降幅小于亞馬遜地區(qū)。Hubau

等。繼續(xù)表明，非洲的高碳增長持續(xù)時間比亞馬遜河更長，這是因為升溫速度較慢，干旱較少且氣溫普遍較低（因為非洲森林海拔較高）。而且，與之前的研究6相比，作者能夠基于對他們數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，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。盡管作者將這兩個大陸的碳增加量下降歸因于氣候驅(qū)動因素，但其他限制因素可能是造成這種情況的原因-例如樹木之間爭奪光和養(yǎng)分，以及每個大陸上養(yǎng)分的普遍供應(yīng)。這些因素未在其統(tǒng)計分析中考慮，但隨著大氣中CO

2濃度的持續(xù)增加，可能會進一步限制樹木生長并削弱匯。這些限制已經(jīng)從實驗中得到了暗示，在該實驗中，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）中進行此類實驗。亞馬孫。除了碳吸收的趨勢外，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為亞馬孫地區(qū)的樹木比非洲森林中的樹木生長更快，碳滯留時間更短。二氧化碳施肥可能會提高生長速度和碳收益，但同時也導(dǎo)致更快的損失-CO

2

-fertilized樹木長得快，死得早5，6，因此從長遠(yuǎn)來看不一定會導(dǎo)致碳匯。作者發(fā)現(xiàn)，與長期長期高溫和干旱相關(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。對非洲土地進行最嚴(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)計模型，從而表明碳匯在兩大洲都將下降。他們估計，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，大氣層不會凈吸收碳）。但是，這些推斷需要仔細(xì)地解釋，因為它們與全球模型的預(yù)測形成鮮明對比，這些預(yù)測預(yù)測，由于完整熱帶森林中的CO

2施肥，將導(dǎo)致強大且持續(xù)的碳匯8。最近報道的模型9考慮養(yǎng)分循環(huán)的植被生長圖表明，亞馬遜森林的碳匯受到土壤中磷的有效利用的強烈限制。Hubau及其同事的研究結(jié)果強調(diào)，除了營養(yǎng)反饋外，還需要了解影響樹木死亡率和森林動態(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當(dāng)前的氣候危機意味著什么呢？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)）的計算取決于大型熱帶碳匯的持續(xù)存在HYPERLINK"/ar