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(中國林業(yè)科學(xué)研究院資源信息研究所 國家林業(yè)和草原局森林經(jīng)營與生長模擬重點實驗室，北京 100091 )

0 引言

以全球變暖、極端天氣現(xiàn)象頻現(xiàn)為代表的氣候變化，深刻影響著人類生存和發(fā)展，是各國共同面臨的重大挑戰(zhàn)?！堵?lián)合國氣候變化框架公約》明確規(guī)定，各締約方應(yīng)在公平的基礎(chǔ)上，根據(jù)共同但有區(qū)別的責(zé)任和各自的能力，走綠色低碳發(fā)展道路，實現(xiàn)人與自然和諧。氣候變化既是環(huán)境問題，也是發(fā)展問題，但歸根結(jié)底是發(fā)展問題，最終要靠可持續(xù)發(fā)展加以解決。中國從自身基本國情和發(fā)展階段的特征出發(fā)，不斷提高國家自主貢獻(xiàn)力度： 2020年第七十五屆聯(lián)合國大會上，中國政府承諾采用更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和； 同年12月的氣候雄心峰會上，提出了2030年森林蓄積量將比2005年增加60億m3的具體指標(biāo)； 2021年3月，明確把碳達(dá)峰、碳中和納入生態(tài)文明建設(shè)的整體布局，有效發(fā)揮森林和草原等固碳作用，提升生態(tài)系統(tǒng)碳匯增量。

實現(xiàn)碳中和有兩條途徑，一是減少碳排放，二是增加碳封存，在自然界主要通過陸地生態(tài)系統(tǒng)和海洋生態(tài)系統(tǒng)中形成的碳庫“收集”大氣層中的碳。森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，全球陸地約80%的地上碳儲量和40%的地下碳儲量發(fā)生在森林生態(tài)系統(tǒng)。Fang等的研究表明，2001—2010年間我國陸地生態(tài)系統(tǒng)年均固碳2.01億t，可抵消同期化石燃料碳排放的14.1%，其中森林的貢獻(xiàn)約為80%[1]； 而根據(jù)全國第7—9次森林資料連續(xù)清查報告，近10 a平均碳匯量為1.37億t/a[2-3]； Wang等研究認(rèn)為，2010—2016年我國陸地生態(tài)系統(tǒng)年均吸收碳約11.1億t，吸收了同時期人為碳排放的45%[4]。不同研究者的研究結(jié)果相差數(shù)倍之多。總體來講，森林分布的廣泛性、森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及評估數(shù)據(jù)的代表性不夠和方法學(xué)的差異性，造成森林碳匯評估的結(jié)果普遍存在精度低、不確定性高的問題，對未來固碳潛力的預(yù)測結(jié)果相差幾倍甚至達(dá)一個數(shù)量級。因此，對森林碳匯的精準(zhǔn)評估和未來固碳潛力的準(zhǔn)確預(yù)測，必須有一套科學(xué)有效的計量方法和評估體系。

國內(nèi)外發(fā)展了大量森林碳匯評估方法[5-9]，主要有基于多期調(diào)查數(shù)據(jù)的森林碳儲量變化法和基于模型的模擬方法兩大類，每類中又有許多具體的評估方法。例如： 碳儲量變化法中對碳儲量的估算有基于連清樣地的方法[5]和基于二類調(diào)查的蓄積量擴展因子法等[6]； 基于模型的模擬包括生長收獲模型、遙感模型和以植物生理生態(tài)學(xué)為基礎(chǔ)的過程模型[7]。對森林固碳潛力的預(yù)估則通常采用設(shè)置森林面積變化或不變，林分生長環(huán)境因子和干擾因子變化或不變等的不同情景，使用生長模型來預(yù)測[8-9]。各種方法的尺度和應(yīng)用范圍不一，所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(調(diào)查的林分?jǐn)?shù)據(jù)和觀測的氣候、生理數(shù)據(jù))不同，使用的模型種類(經(jīng)驗?zāi)Ｐ秃蜋C理模型)不同，同一區(qū)域森林碳匯的評估結(jié)果差異很大。

本文在界定森林碳儲量、碳匯和固碳潛力等基本概念后，從森林定義、評估時空尺度、碳庫選擇和基本方法等方面闡述了森林碳匯評估的方法，分析各類方法的主要特征、主要問題、優(yōu)勢和不足?；诿娣e和生長假設(shè)情景，回顧了森林固碳潛力預(yù)估方法，分析了近10 a中國森林固碳潛力研究成果，預(yù)估2030年和2060年中國森林植被的年固碳潛力。最后，探討森林碳匯評估方法和固碳潛力預(yù)估未來的發(fā)展趨勢，為不同時空尺度下森林碳匯評估和固碳潛力預(yù)估提供參考。

1 森林碳儲量和碳匯

森林碳儲量是指某個時間點森林生態(tài)系統(tǒng)各碳庫中碳元素的儲備量(或質(zhì)量)，是森林生態(tài)系統(tǒng)多年累積的結(jié)果，屬于存量。森林的碳儲存庫包括地上和地下生物量、凋落物和枯死木等死有機質(zhì)以及土壤有機碳庫5大碳庫。森林碳匯是指森林通過植物光合作用吸收大氣中的CO2，并將其固定在生物體和土壤中的活動、過程或機制。森林碳匯量可以用一定時間內(nèi)上述所有碳庫碳儲量的變化量之和來表示，屬于流量。根據(jù)政府間氣候變化專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)《2006年國家溫室氣體清單指南》[10]，生態(tài)系統(tǒng)碳匯(源)相當(dāng)于生態(tài)系統(tǒng)凈生物群系生產(chǎn)力(Net Biome Productivity，NBP)，即光合作用形成的光合產(chǎn)物扣除自養(yǎng)呼吸、異養(yǎng)呼吸以及自然或人為干擾排放后剩余的儲碳量凈變化量，如果儲碳量凈變化量為正，則表現(xiàn)為碳匯功能，否則為碳源。森林在采伐收獲后形成的木質(zhì)林產(chǎn)品，是森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲存庫的轉(zhuǎn)移，常作為一個單獨碳庫進行評估。

2 森林固碳潛力

森林固碳潛力是指在特定立地條件下，一定面積森林達(dá)到生長階段中的某一時間點時可以積累的最大碳匯量，不考慮造林或森林經(jīng)營過程中的碳排放，以非林地造林為基線情景時，就是森林碳儲量。所有的固碳行為都是森林在自然條件下通過自身的生長來完成的，即使實施了人為的經(jīng)營措施，也只是通過促進了森林的生長來完成增匯的功能。所以，預(yù)估森林固碳潛力，須考慮非生物環(huán)境因子(氣候因子、土壤因子和地形因子等)、林分特征和人為干擾等因素。

一般情況下，環(huán)境因子中地形因子長時間保持不變，土壤因子變化緩慢，氣候因子每年都有所變化，這些因子和植被類型一起，在最佳的狀態(tài)下達(dá)到的固碳量，可以稱為理論固碳潛力，它決定著生態(tài)系統(tǒng)碳蓄積飽和水平。然而，在現(xiàn)實科學(xué)技術(shù)和管理水平下可能達(dá)到的生態(tài)系統(tǒng)碳儲量水平必然會與理論固碳潛力水平有較大的差距。通常定義由管理技術(shù)水平及其可行性限制的潛在固碳水平為技術(shù)可行的固碳潛力水平，同樣，將采用可行的技術(shù)和效益-成本權(quán)衡條件下可以實現(xiàn)的固碳潛力水平作為現(xiàn)實的固碳潛力水平[11]。例如劉迎春等[12]在估算中國森林生物量固碳潛力時，以森林的林齡達(dá)到過熟林上限時的森林生物量碳儲量為森林生物量碳容量，將森林生物量碳容量與當(dāng)前(或某一年)森林生物量碳儲量之差稱為森林生物量固碳潛力。

3 森林碳匯評估方法

不同國家對森林的定義并不相同，所以森林碳匯的內(nèi)涵也不統(tǒng)一。根據(jù)中國森林的定義和閾值，中國森林包括喬木林、竹林和國家特別規(guī)定的灌木林[13]。不符合森林定義的普通灌木林、疏林、散生木(竹)和四旁樹等植被雖然也儲存了大量的碳，但在森林碳匯評估時并不計量。

3.1 評估尺度與碳庫選擇

森林碳匯評估時，首先要明確評估的時間和空間尺度，它涉及到評估方法和碳庫的選擇。例如： 雖然森林土壤有機碳庫的儲量較大，但其在20 a內(nèi)的變化量不大(IPCC默認(rèn)20 a不變)，所以評估時間跨度小于20 a時，可以不計； 用于碳匯交易的項目級碳匯一般只考慮地上和地下生物質(zhì)碳庫，基本方法為儲量變化法，但區(qū)域(省級)或全國性的碳匯評估在時間跨度大于20 a時，需要考慮5大碳庫。

根據(jù)森林碳匯評估的時空尺度、評估目的和現(xiàn)有的數(shù)據(jù)資料進行碳庫選擇。目前，有關(guān)中國森林碳儲量及其變化量的研究，多數(shù)是針對喬木林生物量碳庫進行的評估，很少涉及竹林、灌木林以及其他生物質(zhì)，也很少涉及死有機質(zhì)碳庫、土壤有機碳庫和木產(chǎn)品碳庫。

3.2 基本方法

3.2.1 儲量變化法

儲量變化法評估的是一段時間內(nèi)碳儲量的年變化量[10]。該方法通過大量的地面調(diào)查(如全國森林資源清查)來獲得基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，主要是森林蓄積量； 然后利用已建立的生物量模型和碳計量參數(shù)(林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或相關(guān)文獻(xiàn))，或相關(guān)方程、生物量碳密度和土壤有機碳密度等來估算生態(tài)系統(tǒng)各碳庫的碳儲量； 最后，分析一段時間內(nèi)碳儲量的年變化量。碳儲量年變化量為正值則視作為“碳匯”，反之則視作為“碳源”。計算式為

ΔQc=(Qt2-Qt1)/(t2-t1)。

(1)

式中：Qt1和Qt2分別代表以年為單位時間的t1和t2時的碳儲量，t； ΔQc為碳儲量的年變化量,t/a。

在估算某一時間的碳儲量時，通常是用材積源法，即以森林蓄積為基礎(chǔ)，采用生物量轉(zhuǎn)擴因子換算成生物量，再乘以含碳系數(shù)獲得碳儲量。有研究表明，擴展因子并不是常數(shù)，Brown等利用干材擴展因子、蓄積以及木材密度得到干材生物量，再根據(jù)擴展因子得到總生物量[14]。Fang等根據(jù)中國境內(nèi)758個林分的生物量與蓄積研究，發(fā)現(xiàn)生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)功能(Biodiversity and Ecosystem Functioning,BEF)與林分蓄積之間是呈倒數(shù)的非線性關(guān)系，當(dāng)林分蓄積到達(dá)一定程度時，趨于常數(shù)[15]。常用的生物量轉(zhuǎn)擴因子方法有IPCC法、生物量連續(xù)函數(shù)轉(zhuǎn)換法和加權(quán)回歸模型法[3]，分別對應(yīng)于IPCC報告的第一、第二和第三層次的方法。

本質(zhì)上，只要在評估時間和空間尺度上采用相同的方法獲得多期森林碳儲量，均可利用儲量變化法獲得森林碳匯量。但在區(qū)域或全國尺度上，采用儲量變化法進行森林碳匯評估時存在一個共性的問題，即無法區(qū)分土地利用變化的影響。土地利用變化(如農(nóng)地轉(zhuǎn)化為森林、森林轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地等)往往會使式(1)中t1和t2時間森林的空間位置和總面積均發(fā)生變化。IPCC[10]指南為了避免不同土地碳儲量評估時出現(xiàn)重復(fù)或者遺漏，根據(jù)一定時間間隔期(通常為20 a)內(nèi)土地利用變化的具體形式，將每一類土地劃分為“一直保持不變的土地”和“轉(zhuǎn)化而來的土地”。對森林而言，根據(jù)評估的年份，劃分為過去20 a里“一直為森林的土地”和“轉(zhuǎn)化為森林的土地”，分別評估這兩類土地上的碳儲量變化； 而這期間森林轉(zhuǎn)化為其他類型土地，則在其他類型中考慮。

應(yīng)用儲量變化法的關(guān)鍵在于大量且重復(fù)進行的地面樣地調(diào)查。一方面需要滿足抽樣精度以保證評估結(jié)果的可靠性； 另一方面也需要重復(fù)調(diào)查以實現(xiàn)不同時間碳儲量變化的評估。截至2018年，我國以5 a的間隔期進行了9次森林資源連續(xù)清查，不少省份的地區(qū)也進行了10 a期的森林資源二類調(diào)查，這些調(diào)查數(shù)據(jù)和統(tǒng)計資料，為全國或區(qū)域森林碳匯評估提供了良好的基礎(chǔ)。

3.2.2 損益法

損益法是通過研究一定時間內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)碳收支狀況，利用碳吸收與碳排放的平衡結(jié)果來評估生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能。目前大多數(shù)基于模型的研究都采用了損益法。計算式為

ΔQc=Qgain-Qloss。

(2)

式中:Qgain和Qloss分別代表一定時間內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)的碳吸收與碳排放量。當(dāng)Qgain>Qloss時，生態(tài)系統(tǒng)表現(xiàn)為“碳匯”，反之則表現(xiàn)為“碳源”。

模型模擬是在大尺度生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究中常常采用的數(shù)學(xué)模型方法，主要包括基于統(tǒng)計的經(jīng)驗?zāi)Ｐ秃突谏鷳B(tài)系統(tǒng)過程的模型。經(jīng)驗?zāi)Ｐ屯ǔＳ糜谏锪康脑u估，以野外實測生物量為依據(jù)，建立以胸徑、樹高、蓄積、林齡等為變量的回歸關(guān)系模型來描述生長速率，還可以用于評估和預(yù)測氣候等環(huán)境要素對生長及碳累積的影響[16-17]。經(jīng)驗?zāi)Ｐ桶ㄉ锪磕Ｐ秃腿紟炷Ｐ?。常用的生物量模型有FVS[18-19]、CACTOS[20]、ORGANON[21]和TreeGross[22]等； 全碳庫模型主要有CO2FIX[23]、TreeGroSS-C[24]、FORCARB[25]和CBM-CFS3[26-27]。

過程模型理論基礎(chǔ)雄厚、層次豐富、結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，分為單株、林分和生態(tài)系統(tǒng)尺度上的森林生態(tài)系統(tǒng)過程模型。其中，基于生態(tài)系統(tǒng)的過程模型通過描述生態(tài)系統(tǒng)的光合、呼吸、生物量分配與周轉(zhuǎn)、土壤呼吸等過程與溫度、降水、光照等環(huán)境要素之間的關(guān)系，模擬生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)碳的輸入與輸出及分配過程，從而用于生態(tài)系統(tǒng)碳收支的評估研究[28-29]，在大尺度上應(yīng)用廣泛。生態(tài)系統(tǒng)過程模型可分為靜態(tài)植被模型和動態(tài)植被模型。靜態(tài)植被模型假設(shè)在整個模擬期內(nèi)，植被類型和結(jié)構(gòu)組成不發(fā)生變化,主要模型有CENTURY[30-31]、TEM[32-33]、InTEC[34]和Biome-BGC[35-36]； 動態(tài)植被模型根據(jù)氣候和土壤條件決定植被的分布，并且可以模擬全球變化對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組成的影響[7]，主要模型有BIOME3、IBIS[37-38]和LPJ-DGVM[39]等。

模型模擬法相對于樣地清查法更具靈活性，基于氣候等環(huán)境因子的變化和干擾活動水平數(shù)據(jù)即可以模擬生態(tài)系統(tǒng)的碳收支，不僅可以用于對歷史和現(xiàn)狀的評估，也可以用于未來情景的預(yù)測。不足之處在于： 一種模型的應(yīng)用范圍多存在局限性，往往需要多種模型的融合； 在缺乏基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)的區(qū)域，模型參數(shù)難以獲得，模型結(jié)果也難以得到驗證。此外，大多數(shù)生態(tài)系統(tǒng)過程模型常利用定位觀測研究的凈初級生產(chǎn)力(Net Primary Productivity，NPP)或生態(tài)系統(tǒng)凈生產(chǎn)力(Net Ecosystem Productivity，NEP)等數(shù)據(jù)進行驗證和校正，但由于人為或自然干擾往往不具有規(guī)律性，難以對NEP進行模擬和評估。因而，一些研究將NPP或NEP的研究結(jié)果視為生態(tài)系統(tǒng)碳匯，容易高估生態(tài)系統(tǒng)的碳匯功能。

4 森林固碳潛力預(yù)估

由于理論固碳潛力在現(xiàn)實條件下很難達(dá)到，固碳潛力預(yù)估主要是針對現(xiàn)實固碳潛力。不同于森林碳匯評價的對象是已經(jīng)存在的森林資源，森林固碳潛力預(yù)估針對的是未來沒有發(fā)生的過程，所以需要考慮未來人為活動和氣候變化的影響。我國連續(xù)多年人工林面積位居全球第一[2]，所以未來固碳潛力預(yù)估必須考慮新造林面積的作用。受限于基礎(chǔ)資料的缺乏和森林生物與非生物環(huán)境的復(fù)雜性，森林固碳潛力預(yù)估的研究多數(shù)只對喬木林生物量碳儲量及其變化進行了模擬預(yù)測。在進行未來森林固碳潛力預(yù)測時，需要對森林面積和生長狀態(tài)進行情景假設(shè)。

4.1 面積假設(shè)

(1)相對于基準(zhǔn)年度，現(xiàn)有森林面積在未來不發(fā)生變化，不存在毀林和林地征占等活動，也沒有新造林、天然更新成林等活動發(fā)生。

(2)現(xiàn)有森林面積在未來不發(fā)生變化，未來新增森林面積，通過設(shè)定未來森林覆蓋率目標(biāo)和造林成活率進行預(yù)測，不考慮新增森林樹種結(jié)構(gòu)等因素。

4.2 生長假設(shè)

(1)對現(xiàn)有森林，不考慮生長過程中枯損、死亡等自然現(xiàn)象，也不考慮采伐、更新等森林經(jīng)營活動，假定未來森林生長只與林齡有關(guān)，采用Logistic等生長方程來模擬單位面積蓄積量(或碳密度、生物量密度)與林齡的相關(guān)關(guān)系[8-9]。計算式為

。

(3)

式中：ρc為森林碳密度，t/hm2;T為森林年齡，a;w,k和a為參數(shù)。

(2)對現(xiàn)有森林，以過去間隔期的單位面積生長量或生長率(考慮了生長過程中枯損、死亡等自然現(xiàn)象和采伐、更新等森林經(jīng)營活動)，外推未來森林的生長量或單位面積蓄積量(生物量或碳儲量)。計算式為

ρt=ρa(1+pc)t。

(4)

式中：ρt為未來t年時碳密度，t/hm2;ρa為現(xiàn)在的碳密度，t/hm2;pc為林分碳密度增長率,%。

現(xiàn)在的碳密度ρa可以通過調(diào)查獲得； 林分碳密度增長率pc可通過過去的調(diào)查數(shù)據(jù)獲得。

(3)新增森林面積，基于模型按年齡估算碳密度，從而獲得碳儲量和固碳潛力[40]。計算式為

Cp=AΔvα。

(5)

式中：Cp為固碳潛力,t；A為新造林面積,hm2； Δv為林木碳積累速率,t/(hm2·a)；α為修正因子,%。

新造林面積A可以按造林規(guī)劃獲得； 碳積累速率v根據(jù)森林分類經(jīng)營的林型差異分別估算； 修正因子α根據(jù)造林成活率計算。

生長假設(shè)主要是在區(qū)域尺度上，分優(yōu)勢樹種或森林類型進行的。只考慮林齡，植被類型和結(jié)構(gòu)組成不發(fā)生變化的假設(shè)(式(3))對已知年齡的人工林有較好的預(yù)測效果； 但到成、過熟林時可能預(yù)測結(jié)果偏大，對天然林由于年齡未知，僅以齡組中值替代，可能產(chǎn)生較大的不確定性； 通過增長率來外推未來的固碳潛力(式(4))，在5～10 a的短期內(nèi)可能效果較好，長期對成、過熟林時可能預(yù)測結(jié)果偏大； 新增森林的固碳潛力(式(5))不確定性主要來自造林面積和造林成活率，特別是在我國可造林面積越來越小、造林難度越來越大的情況下。

4.3 過程模型

林分和生態(tài)系統(tǒng)過程模型能夠模擬植物的生命歷程及生物地球化學(xué)循環(huán)過程。通過模型模擬，闡明植物碳循環(huán)與環(huán)境因子相互作用的機理[7]，可以用于未來情景固碳潛力預(yù)測。對于森林生態(tài)系統(tǒng)而言，森林年齡是其碳庫和通量長期變化的主要決定因子，而氣候要素會導(dǎo)致碳通量的年際波動，所以，考慮森林年齡、氣候、森林類型、土壤屬性和氮沉降的過程模型不僅可以預(yù)估森林生物質(zhì)碳庫的固碳潛力，而且可以預(yù)估土壤有機碳庫和細(xì)分森林植被碳庫[34]。但過程模型多是國外開發(fā)的，在應(yīng)用時，對涉及森林類型和植被生理生態(tài)等模型參數(shù)要經(jīng)過驗證才可以使用，氣候和土壤等非生物環(huán)境因子也需要本地化，否則，模擬結(jié)果的不確定性會很大。

4.4 中國森林固碳潛力預(yù)估

近20 a來，我國學(xué)者對中國森林固碳潛力進行了諸多研究[9，12，41-45]?；谏置娣e不變，方精云等[5]評估1981—2000年中國森林生物質(zhì)碳儲量由43億t增加到59億t，年均碳匯為0.75億t/a，并預(yù)期到2050年森林生物質(zhì)碳儲量可以達(dá)到80.5億～96.5億t； 劉迎春等[12]對2001—2200年的中國森林生物量變化和森林生物量固碳潛力進行了估算，相對于2001年碳儲量，2200年中國森林生物量固碳潛力為65.2億t； Tang等[41]基于2011—2015年所開展的野外實測數(shù)據(jù)，認(rèn)為中國森林生物量碳儲量到2020年和2030年將分別增加11.9億t和29.7億t，如果不進行任何砍伐，中國森林在未來10～20 a內(nèi)具有19億～34億t碳的生物量碳固存的巨大潛力。綜合不同研究的結(jié)果，在現(xiàn)有森林面積保持不變的前提下，中國喬木林生物質(zhì)碳儲量將有可能在2030年達(dá)到(90.8±3.1)億t，2050年達(dá)到(115.6±20.4)億t； 2030年現(xiàn)有喬木林的生物質(zhì)固碳潛力為(0.99±0.32)億t/a，2050年將達(dá)到(0.89±0.60)億t/a。

考慮未來新增森林面積對森林碳儲量的影響，徐冰等[42]認(rèn)為中國森林生物量碳儲量將從1999—2003年的58.6億t增加到2050年的102.3億t，其中新造林將在生物量中累計28.6億t，2050年中國森林生物質(zhì)總碳儲量將為130.9億t； 李奇等[9]預(yù)測到2050年我國喬木林和新造林的總碳儲量將達(dá)到111.26億t，與2010年相比增加81%； Zhang等[43]的研究表明： 由于森林面積和生物量碳密度的增加，中國森林生物量碳匯量將從2010年的1.31億t/a增加到2050年的1.60 億t/a，2030年左右將達(dá)到最大值2.30億t/a； 國家林業(yè)和草原局調(diào)查規(guī)劃設(shè)計院的研究認(rèn)為[44]，到2030年，喬木林總碳儲量為103.64億t，到2050年為134.62億t； Jin等[45]研究表明，2020年中國森林碳儲量的規(guī)模將達(dá)到128.7億t，其中57.3億t將來自造林和再造林。除喬木林外，中國森林還包括經(jīng)濟林、竹林和特殊灌木林，保守估計，2030年和2060年中國森林植被的年固碳潛力分別可達(dá)1.69億t/a和1.48億t/a左右的水平。

5 問題和展望

(1)評估方法體系亟待完善和集成。不同的森林碳匯評估和固碳潛力預(yù)估方法均有各自的優(yōu)勢與不足。儲量變化法要求兩期調(diào)查數(shù)據(jù)使用相同的方法獲得，使用相同的生物量模型和參數(shù)，基于連清樣地的數(shù)據(jù)是最精準(zhǔn)和最可靠的，但工作量大，且只能在抽樣總體的尺度上保證精度； 損益法通過經(jīng)驗統(tǒng)計模型和過程模型獲得森林碳匯，但地域性強，在其他地區(qū)應(yīng)用時，需要重新確定經(jīng)驗參數(shù)值或本地化過程模型參數(shù)，而過程模型的參數(shù)通常不易獲取，這限制了模型的使用。未來需要完善不同的方法體系，在實際的森林碳匯評估和固碳潛力預(yù)估時，根據(jù)時空尺度、森林類型和數(shù)據(jù)獲取情況，采用多種不同的方法，并傾向于多方法的綜合集成。

(2)評估尺度需要兼容和整合。森林分布的廣泛性、森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、評估數(shù)據(jù)的代表性、評估時空尺度的差異性和評估方法的多樣性，可能造成森林碳匯評估和固碳潛力預(yù)估的結(jié)果不確定性高的問題。如何整合單木、林分、區(qū)域和國家尺度上的多源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如何兼容單木、林分和生態(tài)系統(tǒng)尺度上的模型方法，實現(xiàn)從小到大的尺度擴展和從大到小的降尺度，是森林碳匯評估和固碳潛力預(yù)估中亟待解決的問題。

(3)數(shù)據(jù)方法有望有機融合。從國家森林資源清查、遙感估測、模型模擬，到多方位、多尺度觀測的生態(tài)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的建立，我國的森林監(jiān)測技術(shù)有了長足的進步，積累了大量的森林生態(tài)系統(tǒng)氣候、植被與土壤的生態(tài)參數(shù)和觀測數(shù)據(jù)，這些觀測和調(diào)查數(shù)據(jù)為陸地生態(tài)系統(tǒng)過程模型提供了必要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。然而，不同森林碳匯評估和固碳潛力預(yù)估方法所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)差異很多，數(shù)據(jù)獲取方式和方法不同，時間和空間尺度不一，在模型中主次作用不同，所以只有和具體的方法進行有機融合，才能保證評估和預(yù)估的結(jié)果相對準(zhǔn)確。

(4)不確定性分析需要加強。森林碳匯評估和固碳潛力預(yù)估的不確定性來源于很多方面，從觀測數(shù)據(jù)的獲取、評估和預(yù)測方法的選擇到對森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)機理的認(rèn)識以及模型模擬過程和結(jié)果等。實際調(diào)查數(shù)據(jù)和儀器觀測數(shù)據(jù)的觀測誤差、抽樣調(diào)查時樣地的典型性和代表性、經(jīng)驗統(tǒng)計模型的擬合優(yōu)度、過程模型參數(shù)的時空異質(zhì)性以及尺度擴展和降尺度的誤差傳導(dǎo)都會通過相乘或相加等誤差傳遞方式影響最終的評估和預(yù)測結(jié)果。所以，森林碳匯評估和固碳潛力預(yù)估的結(jié)果在給出明確、可驗證的量化指標(biāo)基礎(chǔ)上，要同時進行不確定性分析并給出相應(yīng)的結(jié)果。例如可以從使用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的全面性、代表性和完整性，采用模型的擬合優(yōu)度、適用性和參數(shù)穩(wěn)定性等方面，使用一般性描述的分析方法、誤差傳播方程或蒙特卡羅數(shù)值方法分析不確定性。