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森林生态系统碳汇: 概念、时间效应与提升途径

朱教君 高添 于立忠 杨凯 孙涛 卢德亮 刘志华

楚瀛东 张金鑫 滕德雄 朱苑 孙一荣 王绪高 王高峰

工业革命以来(1760年至今)，人类社会广泛使用化石燃料，向大气中大量排放以二氧化碳(CO₂)为主的温室气体，导致大气中CO₂浓度显著增加。大气CO₂浓度已从工业革命前的278ppm升高到2022年的418ppm(升高140ppm)，导致温室效应增强，造成全球气候变暖、极端气候事件频发。特别是海平面持续上升、洪涝灾害、局地异常干旱、林火等极端气候事件造成的危害，已成为跨越国界的全球性挑战。为防止上述问题持续恶化，早在1992年，世界各国就达成一致，在美国纽约通过了《联合国气候变化框架公约》;1997年，在日本京都签署了《京都议定书》;1998年，世界气象组织和联合国环境规划署联合设立“政府间气候变化专门委员会(IPCC)”;《京都议定书》于2005年生效，最终192个国家批准了这项关于温室气体减排目标的协议。IPCC明确了从大气中清除CO₂的过程、活动或机制是碳汇(carbon sink)，向大气中释放CO₂的过程、活动或机制是碳源(carbon source)。为进一步应对气候变化，2015年在法国巴黎197个国家通过了《巴黎协定》，并于2016年正式生效。该协定旨在大幅减少全球温室气体排放，将21世纪全球气温升幅限制在2℃以内，同时寻求将气温升幅进一步限制在1.5℃以内的措施。为实现上述目标，需要在21世纪中叶实现全球温室气体净零排放(碳中和)。

2020年，中国政府提出将在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和(“双碳”目标)。这不仅是“全球变化生态学”中的科学问题，同时，也是我国应对世界百年之大变局、形成“倒逼机制”推动中华民族伟大复兴的宏伟举措。通过“脱碳-降碳、减排-减污、扩绿-保绿-兴绿”协同增汇发展，促进双碳目标早日实现。为此，我国提出实现双碳目标的“三端发力”体系，即能源供应端(非碳能源替代化石能源发电、制氢，构建新型能源供应系统)、能源消费端(生活、交通、工、农、建等非碳能源替代化石能源消费)减排，以及人为固碳端增汇(陆地生态系统和海洋生态系统吸收，以及碳捕获与利用/封存等)。其中，以生态建设为主的陆地生态系统固碳，是遵循自然规律、最绿色、最经济、最具规模效益的环境友好固碳途径。森林作为陆地生态系统的主体(占陆地总面积的30%以上)，在全球碳循环中发挥重要作用，对陆地生态系统的碳汇贡献超过80%;其微小变化决定了陆地生态系统碳源和碳汇功能，是实现碳中和目标、抵消化石燃料碳排放的核心。至2060年碳中和时(生产、生活排放均达最低)，我国不得不排放的CO₂约为目前排放总量的1/4，须主要由陆地生态系统吸收。因此，森林生态系统的碳汇需要在现有能力的基础上提升1倍以上(每年约吸收1.602～2.002PgCO₂)，才能实现上述目标。

本文系统梳理了森林生态系统碳汇概念，介绍了其形成机理，分析了依赖时间尺度的森林生态系统碳汇变化过程及其时间效应，探讨了提升森林生态系统碳汇能力的主要途径，并提出发展以人工智能(AI)为核心技术的“气候智慧林业(climate-smart forestry)”，以期为提升森林生态系统碳汇能力和森林可持续管理提供理论与技术支撑。

1森林生态系统碳汇

森林生态系统碳汇(以下简称:森林碳汇)可理解为，森林生态系统从大气中吸收或清除CO₂的量，以单位时间内碳吸收量与排放量之差表达:差值为正，即碳吸收/碳固定，为碳汇;差值为负，即碳排放，为碳源;在未知该差值正负时，称为碳收支。在过去几十年，全球森林碳汇呈增加趋势，主要源于北方森林和温带森林碳汇的增加，以及部分区域干扰后的恢复(如:亚马逊热带雨林)。在我国，1980以前的采伐和毁林导致森林面积锐减、碳汇能力显著下降;在实施了三北防护林体系建设工程、天然林资源保护工程等一系列森林恢复与保护政策后，逐步从碳源转变为碳汇(1980—2000年)；2000年以后，碳汇增速逐渐增加。目前，全球森林碳汇估算为4.037PgCO₂·a-1，其中，温带和寒带森林分别为2.642和1.835PgCO₂·a-1，热带原始林和次生林的碳汇分别为4.367和6.019PgCO₂·a-1(热带毁林等排放10.643PgCO₂·a-1)。Harris等评估发现，全球森林碳汇为(7.600±49.000)PgCO₂·a-1(标准差是均值的6.4倍)，其中，北方森林(boreal forest)为(1.578±1.101)PgCO₂·a-1，温带森林(temperate forest)为(3.560±47.71)PgCO₂·a-1(碳汇能力最强，以15%的面积贡献47%的碳汇)，亚热带森林(subtropical forest)为(0.661±0.807)PgCO₂·a-1，热带森林(tropical forest)为(1.835±8.074)PgCO₂·a-1。从中可见，目前森林碳汇估算存在极大的不确定性。虽然固碳是森林生态系统的主要生态功能之一，但森林生态系统在吸收固定CO₂的同时，也在释放CO₂;释放的主要途径包括:植物群落呼吸、土壤微生物/动物呼吸和林火等自然干扰，以及采伐等人为干扰导致的碳排放。因此，森林碳汇是一个长期的复杂过程，影响因子众多。

森林碳汇累积形成碳库(carbon stock)的基本原理为:森林生态系统内的植物(以树木为主)通过光合作用吸收CO₂、释放氧气，将大气中的CO₂以生物质(碳水化合物)的形式固定在植物体中，完成碳吸收的过程。光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢过程，不仅提供了物质和能量来源，还维持大气中O₂和CO₂含量的相对稳定。光合作用形成葡萄糖(式1)，与N、P等养分元素通过化合作用，合成淀粉、纤维素、脂肪、蛋白质等有机物，形成树木的组织或器官、木材，即树木通过光合作用吸收CO₂，形成以纤维素(半纤维素)、木质素等碳水化合物为主的生物量碳库(biomass carbon pool)，包括地上叶、枝、干部分，以及地下根系部分。

6CO₂ 12H₂O (光 叶绿素)→C6H12O6(葡萄糖) 6O₂ 6H₂O (1)

与此同时，林木在生长发育过程中，凋落物、枯死木和死亡根系等形成植物残体物碳库;通过微生物分解，植物残体进入土壤形成的土壤有机碳库。

综上，森林生态系统碳库包括植被、植物残体和土壤有机碳库3部分。

由于森林碳汇具有时空尺度效应，因此，单位面积、单位时间内碳汇(收支)可由(式2)表达。

Csink=ΔCbio ΔCsoil ΔCres (2)

式中:Csink为单位时间内森林碳汇;ΔCbio为T1～T2时段的生物量变化量，包括地上(树木叶、枝、干)和地下生物量(根系);ΔCres为T1～T2时段的植物残体碳库变化量;ΔCsoil为T1～T2时段土壤有机碳库的变化量，土壤有机碳饱和时，该项为0。

森林在生长发育过程中，树干生物量不断积累，同时，枝、叶等凋落、分解，少部分以有机碳形式进入土壤，而绝大部分(97%以上)分解后以CO₂形式重新回到大气中，如此循环往复(图1)。

对于一个演替周期的天然林或一代人工林，从演替开始或人工林开始营造，至天然林演替到顶极时(如100年)或人工林达到自然成熟时(如30年)，生态系统一个生命周期内的碳汇应该包括：树干(生物量碳的主体)、即时存在的枝、叶和凋落物(未分解的存在量)，以及土壤有机碳库的增加量(式3)。

CsinkＲ=Bwood Bleaf Bres Broot ΔCsoilＲ (3)

式中：CsinkＲ为一个演替周期天然林或一代人工林的碳汇量；Bwood为林木100年或30年的木材(树干和枝)生物量；Bleaf为计量当时的叶生物量；Broot为计量当时的根生物量；Bres为计量当时的植物残体量；ΔCsoilＲ为土壤碳含量在100年或30年的增加量。

如果考虑计量当时的叶、根、凋落物未来仍然要分解，绝大部分以CO₂形式重新回到大气(尤其是土壤碳达到饱和状态时)，式(3)可简化为式(4)，即生物量碳汇为木材生物量。

CsinkＲ=Bwood ΔCsoilＲ (4)

2森林生态系统碳汇的时间效应

2.1依赖时间尺度的森林生态系统碳汇

森林生态系统时刻进行着物质循环与能量流动，因此，森林生态系统的固碳能力(碳收支)在不断变化，在不同时间尺度上表现不同。

1）瞬时尺度。根据涡度协方差法(eddy covariance techniques，EC法)的观测原理，可以将森林生态系统看作一个“黑箱”，通过林冠上CO₂高频通量监测(10～20Hz)，即可确定一定时间内(一般为半小时)森林生态系统的碳收支情况。这种瞬时尺度上的“碳汇”对于理解森林碳汇计量无实际意义。

2）日尺度。在生长季，白天森林通过光合作用固定CO₂，夜间通过呼吸作用释放CO₂，同时，土壤微生物活动也在释放CO₂，该过程受日照时间、温湿度、风等诸多环境因子的影响；森林生态系统日复一日的光合-呼吸的结果，构成了森林碳汇基础。在夜间，光合作用停止，生态系统以呼吸排放为主，其排放速率主要受环境因子的影响。

3）年尺度。森林的年内变化取决于其所处的气候区。例如，温带森林生态系统具有明确的季节动态，生长季，森林生态系统内的植物光合能力较强，表现为碳汇；而在非生长季，由于光合作用停止，更多地表现为碳源或碳中性。在年尺度上，温带森林生态系统是以碳汇为主体。在赤道附近的热带森林没有明显的四季变化，但雨季和旱季的交替仍影响其碳汇能力;然而，受毁林影响，该区域的森林生态系统总体处于弱碳汇状态。综上可知，森林碳汇具有明显的季节动态，当年固定的部分碳可能在短时间内返回大气，可考虑将3～6个月作为碳汇的最小计量时间（即，当年固碳开始，同时也有叶片等当年分解返回大气）。

4）演替阶段尺度。森林在不同林龄阶段，生长速率、生物量积累能力、分解能力等存在差异，进而影响森林碳汇变化。已有研究表明，树木的固碳能力与林龄密切相关，中幼龄的长势好，光合作用高于呼吸作用，固碳能力强;树木在达到成熟期后，生产力下降且呼吸作用越来越强，固碳能力逐渐下降；进入过熟期，由于树干心腐等原因，固碳能力大幅下降。对于某一区域的森林生态系统而言，不同林分类型及所处林龄阶段均影响区域的森林碳汇。

5）演替周期尺度。在一个森林演替周期（森林循环）内，随着森林正向演替的进程，碳库逐渐增加，特别是土壤有机碳，达到一定含量后饱和———即土壤碳量不再增加，但碳的形态或状态一直在变化（图2）。在森林演替的末期，生物量碳达到最大值、土壤碳可能饱和（森林土壤碳累积过程至今未明）；此时，生态系统的累积碳汇量达到最大值（假设演替开始时为0）（图2）。

6）更长时间尺度。在足够长的时间尺度上，天然林生态系统的碳积累与碳释放基本平衡（碳中性）。当老龄林消失、进入下一个演替循环时，上一个演替周期固定的生物量碳排放到大气中，如果土壤中保存的碳没有被干扰，仍然表现为碳汇，即，在足够长的时间尺度上，如果没有对土壤进行强度干扰，森林生态系统的碳汇仅为土壤有机碳库的增加量（此处未考虑采伐）（图1）。对于人工林生态系统，树干和枝条等被采伐后，以木质产品（如：原木、纸浆材、合成板等）的形式进入人类经济社会，经过几年至上百年不等，腐烂分解，重新进入物质循环，也可以生物炭的形式长期封存。

2.2森林生态系统碳汇的时间效应

森林（树木）通过光合作用，从大气中吸收CO₂固定在树木的叶、枝、干和根系，或进入土壤中形成碳汇（Ctotal），由于碳汇积累的时间不同，对缓解气候变化（降温、减少极端气候事件等）的效应也不同。如，第1年树木光合作用将大气中CO₂移除、固定了1吨碳（tC），第2年同样固定了1tC，两者对缓解气候变化的效应不同;因为第1年的1tC在第2年时已经在大气以外存在了2年。因此，碳汇的时间效应有以下几种情形。

1）情形1：Ctotal仅在生态系统中存在1年，碳汇Ctotal的准确表达为1年时间的Ctotal碳汇（Ctotal－1yr）。

经过1年后，如果叶、枝、干和根系全部分解，一部分释放回归到大气中（Cair），另一部分以有机碳形式进入土壤（Csoil），此时，生态系统的碳汇为Csoil（即Ctotal－Cair）。Csoil如果在土壤中存在n年不释放，则碳汇Csoil的准确表达为n年时间的Csoil碳汇（Csoil－nyr）。

2）情形2:在森林生态系统的一个生命（演替）周期内，如果以年为单位，林木的叶、枝和细根，一直处在凋落-分解-释放回归大气-进入土壤……的往复循环中;树干、粗根不断累积。在一个生命（演替）周期内（0～m年），生态系统碳汇的准确表达如式（5）（图3）。

Cm=NEP×（m－1） NEP×1×1/2 （5）

式中:Cm为森林生态系统内储存了m年的碳汇;NEP为净生态系统生产力（无明显干扰时可认为是生态系统固碳），表征森林生态系统0～m年的固碳速率，此处假设为2tC·a-1。

第1年: 森林生态系统在一年中共储存2tC，即，森林生态系统中固定的碳是逐渐增加的，开始时碳汇为0，到该年结束时，碳汇量达到2tC，按照碳汇恒定线性增加计算: 2tC×1 year/2，即图 3 中蓝色三角形阴影部分。

第2年: 与第1年类似，森林生态系统中储存的碳为第1年累计的 2tC×1year（第 1 年固定的2tC在第2年存放了1年，图3中棕色阴影部分） 第 2年当年累计的2tC×1 year/2（图 3 中蓝色阴影） 。

第m年，森林生态系统中储存的碳为m－1年前每年累计2tC［2 t C×（m－1）year］ 当年累计的1tC，将式（5） 各项加和，即得到森林生态系统中m年合计的 碳汇及对应储存的时间（图3全 部 阴 影面积） 。

3）情形3: 将森林固定的碳（Ctotal） 进行彻底封存，此时，森林生态系统的碳汇可视为“持久碳汇”（“一定时间内”不再向大气中排放） ，如碳封存（类似煤） 、地质封存（埋入特定地质结构内，可在数百年或上千年时间内保持封存状态） 、海洋封存（通过管道或船舶输送至深海并储存在海洋水中或海底）等，m年不再释放回归到大气中; 该碳汇（Ctotal） 的准确表达为 m 年时间的Ctotal碳汇（Ctotal－myr ） 。与此对应的情形1、2的碳汇则可视为“临时碳汇”（“一定时间内”重新排放到大气） 。

考虑到人类对减缓气候变化的需求，根据《巴黎协定》的阶段性目标（“将本世纪全球气温升幅限制在2℃以内，同时寻求将气温升幅进一步限制在1.5℃以内的措施”） ，“一定时间内”可认为是2100年，即碳汇计量的上限时间为2100年（碳汇在2100年之前又排放到大气中的为临时碳汇，在2100年之前未排放到大气中的碳汇为持久碳汇） 。

基于上述3种情形，森林碳汇计量单位可采用“吨-年”（t-year），表明1tC在大气系统外储存1年。碳汇计量单位“吨-年”表达了森林碳汇的时间性，但仍然不能反映碳汇对缓解气候变化的时间效应。比如，A情形:森林生态系统从大气中吸收了10tC（碳汇）、在大气系统以外储存了1年，即1year×10t=10t-year;B情形:森林生态系统从大气中吸收了1tC（碳汇），在大气系统以外储存了10年，即10year×1t=10t-year。从碳汇计量单位“吨-年”看，A、B两种情形的碳汇量完全相同。而实际上，由于生态系统对大气CO₂浓度的响应是非线性的，同时，大气中CO₂浓度对增温的反应也是非线性的;因此，A、B两种情形碳汇的缓解增温效应可能完全不同（缺乏相关研究）。

2.3基于计量单位“吨-年”的森林生态系统碳汇

森林碳汇的“时间效应”是指森林植物通过光合作用，从大气中清除的CO₂（碳汇）在大气系统以外存在时间的长短不同，对缓解气候变化的效应也不同。虽然气候变化涉及的情况较多，如升温、干旱、极端天气等，但核心效应就是增温;碳汇的最终目标是缓解全球增温趋势。

大气中CO₂浓度与全球增温关系研究表明，向大气中排放1000Gt（Pg=1万亿t）CO₂，大气温度升高0.45℃;反之亦然，从大气中清除1万亿tCO₂，大气温度降低0.45℃，即，这种关系认为，从大气中清除1万亿tCO₂持续的时间与大气温度降低0.45℃始终一致（事实肯定不是这样，但至今没有相关研究结果）。假设1万亿tCO₂均为森林碳汇，大气温度降低0.45℃恒定;森林碳汇持续1年，温度降低0.45℃就持续1年;持续10年，温度降低0.45℃就持续10年。基于此，表征一代森林（以人工林为例）碳汇的时间效应如图4。

1）2020年开始造林，假设不考虑造林可能导致的碳排放，森林碳汇当年开始积累;在生长发育过程中，森林碳汇将抵消一部分向大气中排放的CO₂，抵消后的累积排放量为图4中红色虚线。此时，红色虚线的斜率低于黑色实线（无森林碳汇时向大气中排放的CO₂量）;即，有森林碳汇时，向大气中排放的CO₂速率低于无森林碳汇时（部分抵消）。

2）到2060年，森林生态系统固碳达到碳饱和，即碳增加量与分解量平衡、土壤碳达到饱和，不再固碳。自此后，在某种干扰条件下，森林生态系统开始排碳，红色虚线的斜率高于黑色实线;之前森林固定碳逐渐排放，最终全部释放到大气中。

3）至2090年，森林生态系统的碳汇全部释放，此时，向大气中的累计排放CO₂量与没有森林碳汇时的累计排放量完全相同。

4）图4红色阴影面积，即为森林生态系统在2020—2090年间的碳汇（临时碳汇），以“吨-年”表明森林碳汇减缓气候变化（增温）程度。

上述分析可知，对于一代森林，碳汇的最大值为2060年时的碳储量。因此，经营一代森林碳汇的理想目标是:维持森林生态系统在2060年时的碳储量保持不变，形成动态平衡:如将森林生态系统中的木材加以利用、将排放较高的老龄木、粗木质残体或凋落物等可燃物取出，进入人类经济社会中长期保存;同时，森林生态系统将继续固碳补充上述损失的碳储量，以此形成动态平衡。值得注意的是，取出的生物质应尽量减少其排放，使之永久固定下来，比如变成生物炭（相当于煤炭），只要不再燃烧，即可长期储存（持久碳汇）。

事实上，森林碳汇持续的时间长短，对大气温度的降低效应是有差别的。在Matthews等研究中，从大气中清除1万亿tCO₂持续时间的长短，对大气温度降低0.45℃的影响不可能是恒定的。因为太阳以短波辐射的形式进入到地球系统，地球系统再以长波形式向太空辐射，CO₂可吸收长波辐射并加热大气，造成温室效应。因此，未来必须解决的核心问题:大气CO₂浓度下降（碳汇）持续的时间不同，对于阻止增温的效应到底有何不同，即碳汇的时间效应。

3 提升森林生态系统碳汇能力的途径

通过对森林碳汇形成过程及森林碳汇时间效应的分析，建议目前采用“吨-年”作为森林碳汇的计量单位。基于此，森林碳汇能力提升应包括:1）增加森林碳汇量，如增加森林面积、提升森林质量、减少森林生态系统碳排放;2）使森林生态系统所固定的碳停留时间更长不再排放到大气，如木材利用、包括可燃物等生物质生物炭化、以及其他碳封存措施等;3）发展以人工智能（AI）为核心技术的气候智慧林业（climate-smart forestry），为森林碳汇可持续管理提供新理论与技术保障。

3.1“提质、增绿、保绿、兴绿、减排”，提高森林碳汇能力

1）加强森林经营、提升森林质量（提质），提高森林碳汇能力。

目前，我国森林面积约2.31亿h㎡，森林覆盖率达24.02%，是世界上人工林最多的国家，已达8000万h㎡，全国森林植被生物量达218.86亿t，但森林结构不合理、森林质量不高等问题制约森林碳汇功能的充分发挥。为此，应完善、推广碳汇能力提升的森林经营技术，如:结构调整、树种更替、补植补造、林分抚育、复壮和综合措施等，促进森林生长，逐步提高并维持每个空间单元森林相对较高的年净生长量，逐渐提升森林碳汇，实现森林固碳量动态维持在较高水平，从而提高森林碳汇。

2）扩大森林面积、增加森林数量（增绿），提升森林碳汇。

目前，我国仍有较大面积的潜在造林地，其中，优先造林地面积达66.61万k㎡，可通过大规模的国土绿化，开展城市绿化、村屯四旁绿化，以及农田防护林、护岸林、护路林等防护林建设，将潜在造林地中条件较好的地段优先造林;同时，开展困难立地科学造林、突破困难立地营造林技术瓶颈，提高困难立地造林成活率、保存率、生长率，扩大森林面积，增加森林碳汇。

3）控制不合理干扰，保护森林，减少森林碳排放（减排）。

森林火灾、病虫害等干扰均会打破森林生态系统的平衡状态，增加森林碳排放。其中，大型森林火灾对森林碳汇产生重要影响，导致排放大量的CO₂;森林病虫害同样造成碳储量减少，从而影响森林碳汇。另外，不合理的人为干扰使森林植被碳库和土壤有机碳库中不同子碳库的临时碳汇失衡，树木和土壤沉积物中大量的碳被释放，导致森林从碳汇变成碳源。因此，应加强保护，建立森林火灾、病虫害预警系统等，有效控制森林火灾和病虫害发生频率和影响范围，强化对森林可燃物的管理，减少碳排放。同时，减少人为不合理干扰，科学经营，保护林地植被和土壤，减少因人为干扰对地被物和森林土壤破坏而导致的碳排放，维持森林碳汇功能持续稳定发挥。

3.2转变观念，更新技术，科学利用林产品，提高碳库持久性

1）调整能源消费结构，用木材（木制品）代替钢筋、水泥、铝材、塑料等，实现固碳减排。

木结构建筑是低碳节能型建筑。与钢筋和混凝土基准建筑相比，木结构建筑在建材生产阶段碳排放减少48.9%～94.7%，而在100年的使用周期中，木结构建筑的温室气体排放量比钢结构或混凝土结构低20%～50%。通过转变观念，提倡并推广“以木代塑”、“以木代钢”，在建筑及其他领域，用木材或木制品替代高碳排放的钢筋、水泥、铝材、塑料等，将碳锁定在建筑或其他材料中，起到长期固碳作用，同时，减少生产钢筋、水泥、铝材、塑料等高碳排放材料所消耗能源释放的碳，实现减排固碳。

2）创新技术，完善工艺，科学利用木材（木制品），持续长久固碳。

木材及木制品是贮存碳的有效载体，只要其不腐烂、不燃烧，处于使用状态就可长期作为碳库而存在，使固定的碳能够持久处于贮藏状态，而不是很快回到大气中，如板材中的碳元素需要经过100年以上时间才会完全腐烂;可见，科学合理利用木材（木制品）就能达到长期固碳的效果。在利用木材时，创新加工技术与工艺，提升木材及木制品的产品质量和使用耐久性，延长木材及木制品的使用寿命，从而延长木材（木制品）的储碳周期，实现持续长久固碳。

3）林业生物质制备成生物炭，增加碳贮存时间（吨-年），实现永久固碳。

据不完全估计，我国林业剩余物和森林枯死物等残余生物质年产量约9亿t（生产的林业剩余物约2亿t，森林枯死物总量约7亿t）。目前，国内森林采伐剩余物的利用率仅为10%，木材加工剩余物的利用率约为30%;森林枯死物多留在原位自然腐烂分解，或经火烧以CO₂形式释放到大气中，成为碳源。将森林枯死木，特别是高风险的森林可燃物制备成生物炭、炭基肥等，既避免林火发生、减少碳排放，又可实现碳的长期贮存;同时，将林业剩余物制备成生物炭，既减少森林的碳排放，又可实现永久固碳。

3.3气候智慧林业驱动森林生态系统（碳汇）可持续管理

森林生态系统由于巨大的碳汇能力，成为缓解气候变化的核心生态系统;与此同时，气候变化也在深刻影响着森林生态系统的结构、功能与演替方向。因此，明确“森林生态系统与气候变化相互影响的机制”便成为实现森林生态系统功能高效、稳定、可持续的关键科学问题。但是，由于森林生态系统生命时间跨度长、空间分布广、结构复杂，再加气候变化的不确定性、学术上巨大的争议性和政治的敏感性等，传统林业科研范式难以明确“森林生态系统与气候变化相互影响的机制”，因此，无法满足气候变化背景下现代林业可持续发展的需求。而“气候智慧林业”是在全球气候变化背景下，以智能化和数字驱动为核心的新一代信息与人工智能（AI）技术为主体，通过改变传统林业科研与管理范式，全面理解与揭示森林生态系统与气候变化的相互影响机制;在此基础上，形成AI-专家决策的气候智慧林业数字孪生系统，提出森林生态系统可持续管理方案，从而实现森林生态系统功能高效、稳定、可持续的目标，最终达到人与自然和谐发展。因此，应积极开展气候智慧林业相关研究，为提升森林碳汇能力和碳汇可持续管理提供新的理论与技术支撑。

综上，通过对森林碳汇形成过程、计量方法等讨论，增汇途径可分为增加森林生态系统的碳汇能力（增加总量）和延长固定的碳在生态系统或人类社会中并不排放到大气中的时间（延长时间）。此外，在AI技术已正在渗透到几乎所有科研领域的形势下，期望借助气候智慧林业研究及新一代信息化技术手段，为提升森林碳汇能力和碳汇可持续管理提供新的理论与技术支撑。

文献来源：朱教君,高添,于立忠,等.森林生态系统碳汇:概念、时间效应与提升途径[J].应用生态学报,2024,35(09):2313-2321.