森林作为重要的碳汇，在应对气候变化中发挥着关键作用。然而，近年来全球森林面积持续减少。据统计，1990年至2020年间，全球森林面积减少了1.78亿公顷，导致森林碳储量从668Pg降至662Pg。在全球森林面积减少的背景下，中国通过几十年的人工造林，实现了森林面积的大幅增长，对减缓全球气候变化起到了重要作用。然而，目前尚缺乏对中国人工林时空动态及碳存储效益的空间明确量化与评估。
为解决这一问题，研究团队利用超过60万条地面调查数据、2700多个近地面激光雷达样地数据和时间序列的高分辨率遥感影像，首次量化了中国1990-2020年人工林面积时空动态及碳存储效益。1990年至2020年，中国的人工林面积几乎翻倍，地上碳储量从675.6 ± 12.5 Tg C增加到1,873.1 ± 16.2 Tg C，平均每年增加约40 Tg C。不同地区的变化存在差异，华南、华东和西南地区增量最大，分别增加了386.4 ± 20.6 Tg C、272.6 ± 18.1 Tg C和237.9 ± 15.8 Tg C。尽管东北地区在1990年至1995年间碳储量略有下降，但到2020年总体增加了103.1 Tg C。
图1 1990-2020年中国人工林面积时空动态。a与b分别为1990年与2020年中国人工林的空间分布；c为2020年不同高程人工林的分布；d为1990-2020年人工林与天然林增加与减少区域的空间分布；e为1990-2020年每五年人工林总面积的变化趋势；f为不同地理区域人工林的增加与减少量。图中NO、NE、NW、EA、SO、SW分别表示华北、东北、西北、华东、华南、西南地区。
研究团队进一步量化了土地利用变化对人工林碳储量的影响。1990年至2020年，约有438,787 km²的耕地、灌丛、草地、天然林等土地覆盖类型转变为人工林，占人工林总扩展面积的98.3%。这一过程中，土地利用变化带来的碳储存增量约为637.2 ± 5.4 Tg C，占总碳储存增量的53.2%，其中，耕地、灌丛、草地和天然林向人工林的转换分别贡献了191.7 ± 2.6 Tg C、176.4 ± 2.3 Tg C、135.9 ± 2.0 Tg C和121.7 ± 3.5 Tg C。表明人工林地上碳储量的增加主要归因于人工林面积的扩展，这种扩展主要通过将农田、灌丛和草地等转化为人工林实现。此外，人工林本身的生长也是碳储存增加的另一个重要因素（约47%）。然而，研究也发现中国大部分地区人工林的扩张速率在减缓，这与中国适宜造林地的逐渐减少有关。因此，未来的人工林管理策略应从单纯的造林转向综合性的保护、管理和利用，强调对现有人工林的培育和维护。
图2 1990-2020年转换为人工林的土地利用类型。a不同时期转换为人工林的主要土地覆盖类型；b转换为人工林的土地覆盖类型空间分布；c不同时期转换为人工林的土地利用类型面积比例。图中CL为耕地，NF为天然林，SH为灌丛，GL为草地，IM为不透水面，BA为裸土地，WA为水体。
上述研究成果以“Carbon storage through China’s planted forest expansion”为题，于2024年5月15日在线发表于Nature Communications期刊，北京大学遥感所郭庆华教授为唯一通讯作者, 遥感所程凯特聘副研究员、杨海涛特聘副研究员为论文共同第一作者。合作者包括北京大学生态研究中心陶胜利研究员、唐艳鸿教授、方精云教授，中国科学院植物研究所苏艳军研究员、胡天宇副研究员、马克平研究员，海南大学热带农林学院关宏灿副研究员，中山大学地理科学与规划学院李文楷副教授等。文章中所使用的人工林时间序列数据产品可以从数字生态课题组主页https://www.3decology.org/进行免费下载，欢迎大家使用。
该研究得到了可持续发展大数据国际研究中心计划（CBAS2022GSP06），国家重点研发计划（2022YFF130202，2022YFF130203），国家自然科学基金（42371329，32301285）等项目的资助。北京数字绿土科技股份有限公司提供了技术支持。
