LA专题 | （美）托马斯·A·克拉克李正 | 山地森林的碳捕获潜力：从全球角度看地方景观的韧性

Original 托马斯·A·克拉克风景园林LAVISION

2024-08-31

全文刊登于《风景园林》2021年第7期 P54-68

托马斯·A·克拉克，李正.山地森林的碳捕获潜力：从全球角度看地方景观的韧性[J].风景园林，2021，28（7）：54-68.

山地森林的碳捕获潜力：从全球角度看地方景观的韧性

著：（美）托马斯·A·克拉克

博士 / 科罗拉多大学丹佛分校建筑与规划学院名誉教授 / 研究方向为山地景观、城市 / 区域增长管理、城市 / 区域经济发展、能源政策、农村和小城镇规划、城市形态

译：李正

男 / 博士 / 北京林业大学园林学院副教授 / 本刊特约编辑 / 研究方向为山地可持续发展

摘要

在当今世界，森林是捕获碳以减少温室气体（GHG）净排放的主要场所，其通过这种方式减缓或扭转了全球变暖，从而缓和了变暖的负面后果。目前这种能力在多大程度上来自那些位于山地上的森林？这种能力是否可以或应该得到进一步的提升？怎样才能提高我们对山地森林碳捕获潜力的评估能力，以应对现在和将来的不同情况？许多国家已经承诺到2050年实现净零排放，主要是使能源生产中排放的CO₂不超过他们能够吸收、保留乃至封存的量。因此，封存与减排的合作关系被提升了，减排通过向核电和可再生能源的转变以及通过能源用户的效率来实现。此外，在我们寻找更清洁和更划算的能源技术时，封存提供了一个近期的缓冲。从长远来看，封存可能会变得更加有效，从而更能分担温室气体的减排任务。尽管相关研究日益增多，但是还没有形成一套针对海洋、湿地、土壤和森林生物群落的封存潜力的评估方法。探讨与山林封存潜力评估需求相关的必要性和隐患。提高山林碳封存潜力的决心取决于：1）实现这一目标的难易程度；2）实现这一目标的机会成本；3）可在山地景观上进行的替代性使用和活动的效果和相互关系；4）替代性的海洋和陆地碳汇的比较效果；5）能源部门本身的去碳方法的成效。

关键词

山地景观；全球变暖；碳封存；植树造林；碳平衡；温室气体排放；砍伐森林；反照率；碳中和

在当今世界，森林是捕获碳以减少温室气体（GHG）净排放的主要场所，其通过这种方式减缓或扭转了全球变暖，从而缓和了变暖的负面影响。但是，这种能力在多大程度上来自那些位于山地上的森林？提高韧性是为了在面对系统性冲击和压力时促使功能延续，就山林而言，这种冲击和压力来自气候变化本身以及人类侵占和资源开采。目前，各个山地区域正受到威胁，其完整性受到内源性和外源性的自然及人为干扰的损害。区分这2类干扰将有助于形成当今最迫切需要的政策干预：内源性干扰来自山地景观本身，因此可以进行本地化的政策处理；外源性干扰来自山地景观之外，其在影响这些景观的同时本身不会因此而改变。从这个角度来说，碳捕获可被视为山地韧性特征之一。

1 温室气体、反射率和蓄热

在所有的温室气体中，CO₂是截至目前变暖效应最大和持续时间最长的，工业化之前的大气二氧化碳浓度为2.8×10^-4，如今这个值超过了4×10^-4。气候变暖所造成的全球社会成本将会非常高，以至于需要做出重大努力来阻止这种变暖趋势。我们有2种可能的行动方案：1）从源头上减排，主要涉及化石燃料的燃烧；2）通过在海洋、土壤、湿地和森林等主要碳汇中进行技术性捕获和吸收，减少大气中的温室气体。森林是帮助我们捕获CO₂（主要的温室气体）和储存碳的最佳途径，被剥离了氧气的碳将会存留在森林、草原和牧场之下以及海洋深处。

2 全球变暖的后果

CO₂只是4种主要的温室气体之一，但其体积却在所有的温室气体中是最大的，甚至其影响也是最大的。每个国家都会受气候变暖的影响，但这些影响的组合方式会有所不同，随之而来的抵制进一步变暖的决心也将有程度上的不同。对一些国家来说，变暖可能是有利的；对其他国家来说，气候变暖的后果将是灾难性的，如不适宜居住的温度。后者如果缺乏缓解气候变暖负面影响的财政支持或技术能力，则其通过与其他国家达成交易来对抗气候变暖的决心将增强。面积小和欠发达的国家一般排放温室气体较少，因而无法在源头减排方面采取行动，也无法就此进行交易。一些易受气候变暖影响的国家可能在森林碳封存方面有极大的潜力，所以他们可能希望将这种潜力提供给其他受困于气候变暖趋势的国家。这种交易可能会变得越来越普遍，事实上碳市场正被作为一种争取多国参与温室气体排放管理的手段。

3 碳封存与能源行业去碳化

源于化石燃料使用和水泥生产等工业过程中的温室气体减排仍然是许多国家的首要任务，碳封存对大多数国家来说不是一种替代方法，而更多是一种与温室气体减排配套使用的策略。碳封存有生物、地质和化学作用3种形式，在生物形式中森林是最重要的，其能力远远超过草原、牧场和湿地。目前存在4种基于森林封存的不同策略，它们的功用在各国之间以及在平地和山地之间存在差异。这些策略包括：1）停止砍伐森林，禁止将林地永久地转变为其他用途；2）减缓森林退化，以免降低其作为碳储存库的功效；3）提高森林的健康水平，提高其碳密度；4）植树造林，在边缘土地或荒地上有选择地重新种植最有效的树种和其他地被植物。

4 作为净碳汇的森林

由于地球上的森林景观既能吸收碳，又能释放碳，所以它们与气候变化过程之间存在内在联系。碳摄入量（+）减去输出量（–）的净值就是碳平衡，即森林碳循环的结果。只有当摄入量超过输出量（净值为正）时，森林才是一个碳汇。这种平衡由3个共同发生的过程组成：涉及光合作用的呼吸（利用阳光将CO₂和其他成分转化为生物质中的碳水化合物和糖）；地上（叶子、枝干和树干产生木制品）和地下（根部）的生物量生产；以及枯木和垃圾的腐烂产生土壤。上述过程既影响气候变化，也受到气候变化的影响。碳封存——相当于阳极碳的净摄入——是一个短暂的、瞬间的系统状态，因为所有封存的碳最终都会逃到大气中，除非被转化或烧毁。当然，延迟释放可以为减少来自化石燃料燃烧的碳排放争取时间，这些化石燃料（煤、石油、天然气）本身在燃烧之前就处于地下封存的状态。

5 山地森林的碳封存效果

为了评估那些促进山地森林碳封存的工作的效果，笔者首先建立了一个数量级来衡量山地森林的数量、与地球森林总量的对比、碳足迹和碳密度。根据这些数据，笔者将试图判断山地森林在处理全球温室气体排放方面的潜力，并将把这种潜力归结为土地利用竞争的产物，其中相互冲突的利用模式——但不一定是竞争对手——都在争夺空间。当不同用途的支持者争夺土地使用权的时候，这种竞争将呈现出各种不同的形式。森林不仅在全球碳捕获工作中占有重要份额，而且是在所有选项中最可能通过人类干预而提高碳捕获作用的一个。在所有自然吸收（封存）的手段中，森林似乎拥有最大的潜力，实现方式包括在以前没有森林的地方植树造林、在曾经有森林的地方恢复森林以及扭转森林衰退，恢复性策略是通过施肥、推广韧性树种、保护现有林分免受火灾和虫害来加速林分的建立。

6 估算全球山地森林的净碳封存量

有许多原因导致山地森林的活力及其碳潜力存在很大差异。这些山地的主要部分远远高于树线，而且树线会随着气温降低而下移。北方森林等森林生物群落将与岩石上的贫瘠土壤交织在一起，而在低海拔地区伐木和某些娱乐活动将进一步削弱森林碳封存能力。陡峭的地形将遭受侵蚀和森林退化的影响，导致碳密度降低。在低海拔地区存在竞争关系的活动将争夺空间，这种对土地的竞争——土地使用的竞争——在温带和热带森林生物群落中将更有可能被寻求森林产品货币化或拾取柴火的贫困人口所包围。坡向也同样会影响森林，使山坡免受全日照，并在一定程度上阻碍了植物生长。

7 山地森林的能力：要点重述

目前必须探讨下列问题：是通过降低化石燃料的碳密度或转向可再生能源来减少源头排放的成本更低，还是进行进一步封存的成本更低？如果主张后者，那么在各种封存策略选项中，哪些是最可行和最具成本效益的？哪些森林封存的投资方案是最好的？从3个方面进行考虑有助于我们回答上述问题：1）哪种方法可以在政治上被接受；2）考虑到相关政府部门和非政府部门的能力，哪种方法最有可能被实施；3）哪种方法最具成本效益？对于森林改良的倡导者来说，这些因素可被结合在一起对植树造林投资选址方案的可取性进行打分，其评价结果是关于某一用途或使用者的森林投资选择的比较权重，这种相互比较构成了土地功能区划的基础，这就是土地使用的竞争。这种竞争基于3种分歧：1）平地和山地之间；2）土地使用的不平等竞争者之间；3）发达国家和发展中国家之间。

8 结论性意见

我们在提高山地森林的碳封存潜力方面的决心取决于：1）实现该目标的难易程度；2）实现该目标所产生的机会成本；3）在山地景观上可以进行其他用途和活动的有效性和相互关系；4）相对于替代性的海洋和陆地碳汇的功效；5）能源行业去碳化方法的成本效益。这些话题之所以被放在“山地韧性”这一题目之下，是因为维持和提高山地森林的碳封存能力必然要与山地景观规划和管理中所追求的其他目标相竞争，其中包括农业、资源开采、燃料采伐、旅游等。由于山地森林及地球上所有其他地球碳汇的封存潜力随着时间的推移而变化，我们必须考虑到每个碳汇的韧性。如果某些碳汇出现问题，其他碳汇可能要承担更大的责任。能源行业的碳封存和去碳化都受制于变化无常的人类意志、技术、气候、环境容量和其他因素的影响，因为每个方面的进展都将不可避免地遭受系统冲击，威胁到任何特定“瞬间”解决方案的韧性。韧性——包括其位于山地的部分——将需要多种补救措施来维持系统性绩效，包括修复或替换系统中失效的元素，或用新的手段来实现以前的做法或条件所不能解决的目的。包括山林在内的全球森林保护地也许迟早会在这个由脆弱部分组成的复杂系统中出现，成为一种稳定的力量。在森林和气候科学的指导下，森林管理者、规划者和风景园林师应该引领我们共同努力，充分挖掘包括山林碳封存在内的森林潜力。

为了微信阅读体验，文中参考文献标注进行了删减，详见杂志。

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文章编辑 王一兰

微信编辑 刘芝若