森林采伐越少,储碳就越多吗?|NSR研究进展


近日,一项聚焦中国森林碳储存与木材供给关系的研究,以“Resolving carbon–timber trade-offs through age-structured forest management in China”为题,拟刊于《国家科学评论》(National Science Review,NSR)。研究通过全国森林资源清查资料与生态系统过程模型,探讨了在生态保护约束下优化森林采伐的长期效益。
研究汇集1999—2018年全国森林清查约1550万条单木记录,模拟至2100年的森林碳储存、树木死亡与木材生产。与维持现有管理方式相比,优化采伐情景下木材产量提高38%,累计死亡材积损失减少6.7%,包含林木和木材产品等碳库的总储碳量增加4.2%。研究提示,森林碳汇管理不仅需要保护森林,也需要考虑林龄结构、树木死亡以及木材产品的碳储存。


为什么“少采伐”未必等于“多储碳”?
森林通过光合作用吸收二氧化碳,并将碳储存在树干、枝叶、根系和土壤中。长期以来,减少采伐、保留更多活立木是森林保护的重要措施。然而,随着林分逐渐老龄化,部分森林生长减缓、死亡损失上升。即使活立木生物量暂时较高,也不意味着长期碳积累能力始终保持高位。
与此同时,我国木材消费需求较大,国内供给与消费之间仍存在缺口。过于简单地把采伐和生态保护对立起来,可能忽略了适宜经营森林的木材生产潜力。由此产生一个关键问题:能否在保护重要生态功能的前提下,通过更合理的采伐时间、强度和空间布局,同时提升长期碳储存与国内木材供给?

1550万条单木记录,构建面向2100年的森林经营情景
研究团队整合第六至第九次全国森林资源清查数据,涵盖约1550万条单木观测,并依据森林起源、功能类别和树种重建森林的年龄结构与经营信息。研究采用动态陆地生态系统模型(DLEM),将不同年龄森林的生产力、采伐、更新和死亡过程纳入模型,模拟2020—2100年不同气候情景下的森林碳循环。
研究设置两种主要经营方式:基准情景(BAU)延续现有管理实践;优化情景(OPT)则根据森林年龄、功能区划和生态限制,调整采伐时间、强度与地点,并将适宜的多功能森林纳入合理的木材生产范围。国家公园及需要严格保护的生态敏感区域不属于新增采伐对象。
与简单增加全国采伐总量不同,这一方案的关键在于“哪些森林可以采、何时采、如何采”,从而兼顾森林碳储存、生态保护和木材供应。

图1|不同森林经营策略对森林老龄化、树木死亡、木材生产及长期碳储存的潜在影响。左侧为基准经营(BAU),右侧为优化经营(OPT);图中的正、负及中性符号表示概念框架中各因素的变化方向。

优化采伐有望提升38%的木材产量
基于模拟,2020—2100年基准情景下的平均年木材产量约为3.2亿立方米;优化情景提高至约4.4亿立方米,增幅达38%。通过在适宜的兼用林中实施差异化采伐,可缓解过度依赖现有商品材林带来的供给约束。优化情景还显示,国内木材自给率可由59%提升至81%,有望降低对进口木材的依赖。

调整林龄结构,减少森林老龄化带来的死亡损失
全国森林资源清查数据显示,在1999—2018年间,样地平均采伐材积下降,而记录到树木死亡的样地增多,反映出我国森林采伐和自然死亡之间的变化趋势。年龄较大的森林死亡损失通常更高,这使死亡过程成为长期碳储存评估中不可忽视的因素。
模型预测,在优化情景下,适时采伐与森林更新能够减缓部分林分老龄化,2020—2100年累计死亡材积损失比基准情景减少约6.7%,对应约18.2亿立方米的死亡材积差异。减少死亡并不等于完全避免碳释放,但可以改变生物量在森林和木材产品之间的流动及其碳储存时间。

图2|中国森林蓄积、木材和薪材生产、采伐及死亡材积的历史变化与至2100年的情景模拟。黑线为基准情景,红线为优化情景;空心圆表示历史观测,阴影表示未来气候情景间的模拟差异。

森林与木材产品合计碳储量可增加4.2%
森林经营对气候的影响不能只看林地上留下多少活立木。适当采伐会减少部分立木生物量,但采伐木材制成建筑材料、板材等产品后,碳仍可能在产品中储存不同时间。能否增加总体碳储存,取决于生长、死亡、采伐、木材利用及产品寿命等过程的综合作用。
在论文设定的木材产品利用情景下,到2100年,优化经营相对于基准经营可使评估的总碳储量提高4.2%,增加0.52 ± 0.16 Gt C(约5.2 ± 1.6亿吨碳)。这一结果不是指活立木碳储量单独提高4.2%,而是包含森林和木材产品等相关碳库的合计增量。

亮点|从“限制采伐”转向“因林施策”
该研究提出,长期森林碳储存的管理目标不能只关注当前活立木蓄积,更要考虑森林年龄结构、自然死亡和采伐木材产品的储碳作用。对于具备经营条件的森林,适时、适度、空间差异化的采伐有可能实现木材生产与长期储碳的协同,而非必然相互冲突。
研究同时强调,优化采伐必须以生态功能和保护约束为前提,不能将结果理解为应当普遍增加天然林或保护林的采伐。模型评估尚未纳入采伐引起的土壤碳变化,评估也仅采用单一气候模式下的多种排放情景。因此,这些发现为经营决策提供的是定量情景依据,实际应用仍需要结合林型和当地生态条件审慎实施。

论文链接

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