植树造林：对抗气候变化的双刃剑
植树造林：对抗气候变化的双刃剑
随着全球气候变化日益严峻，植树造林作为应对气候变化的重要手段之一，其作用和局限性备受关注。本文从科学角度探讨了植树造林在减缓气候变化中的作用机制，分析了其潜在的负面影响，并结合中国实际情况，提出了科学造林的建议。
一说到气候变化，大部分人会在脑海中浮现出四个大字——“植树造林”。在对抗全球变暖方面，森林已经成为最受欢迎的“武器”。许多政府和环保组织都提出了植树造林的计划以此吸收大气中的二氧化碳，减缓气候变化。
确实，气候变化很严重，据估计，近百年全球平均气温上升了0.4～0.8℃，其增暖速度可能是过去1000年内所没有的。IPCC第三次评估报告认为，过去50年的全球变暖可能主要是由大气中CO2等温室气体浓度增加引起的，并进一步推测，在未来的100年内大气中温室气体浓度将继续上升，全球平均气温将升高1.4～5.8℃。
大气中已经积累了大量二氧化碳，仅仅控制碳排放是远远不够的。2015年《巴黎气候协定》推动了森林计划的发展，该协定首次安排各国通过植树或保护森林来抵消化石燃料使用和其他来源碳排放。早在1780年，瑞士牧师让-塞内比尔提出树木可以吸收二氧化碳。两个多世纪后，塞内比尔的这一发现成为对抗大气中二氧化碳积累计划的重要部分，基本原理就是树木将碳封存于木材或根部数十年或上百年的时间。只要树活着，碳就储存在里面，所以说树木是天然的碳汇。
但是，森林究竟可以在多大程度上抵抗气候变化呢？一项2017年的研究估计，如果到2030年，要将全球变暖控制在2摄氏度以下，森林和其他生态系统可以提供超过三分之一的二氧化碳减排总量[1]。在2011年，由美国农业部林业局的一个国际研究团队得出结论，全球的森林是一个巨大的碳汇，通过光合作用和木材生产从空气中吸收的碳比通过呼吸和腐烂释放的碳还要多[2]。
不过，树木对气候的影响是一个及其复杂的过程。有些科学家表明植树造林可以降低地表反照率，增加地表吸收的太阳辐射，产生局部增温效应，这种效应在高纬度地区和山区或干旱地区尤为明显[4-7]。在另一方面，我们从树边走过时，会闻道一些特殊的味道，这是因为树木向空气中释放挥发性的化学物质，其中异戊二烯能和空气中的氮氧化合物发生反应形成臭氧，而且还可以延长大气中甲烷的寿命[3]。众所周知，甲烷和臭氧也是很强的温室气体。
大多数林业计划中都没有考虑到森林对阻止气候变化的负作用，政府、企业、组织如果越来越依赖森林来解决全球气候变暖的问题，可能会有潜在问题。相比于植树造林的复杂和不确定，改变能源结构，采用清洁能源是对抗气候变暖的一把利剑。
违反自然规律的植树造林是把双刃剑。
盲目的植树造林会使造福人类的绿化变成生态灾难。与草地、农田相比，森林冠层结构高大，叶面积大，其蒸散发大于草地和农田。蒸散本质上把水由液态变为气态的过程，带走地表的热量，从而降低地表温度。森林虽然会通过陆气相互作用影响降水，例如在亚马逊地区，雨林的砍伐通常伴随着降水的减少，但是森林像一台“水泵”，源源不断地抽取和消耗土壤中的水分，如果造林不能增加降水或者降水量不足补偿蒸散发的消耗，便会对当地的水资源造成负担，我国黄土高原地区，位于我国的季风边缘带上，是典型的半湿润半干旱过渡区，不足以补偿蒸散发对水资源的消耗，因此植树造林对该地区水资源造成了较大压力。有些地方为追求美观，不栽种本地适宜的树种，而从不同地区去调运价值昂贵的树种，尽管在刚栽种时好看，但是后期因为水土不服问题而导致成活率太低。有的地方为追求集中连片的规模效应，在十几万亩的面积近栽种一个树种，给生态安全带来了极大的隐患。与自然林相比人工林许多树木都是快速生长的商业树种，如桉树，这种单一类型的树对生物多样性来说作用很小。这些错误的造林行为，违背了生态学的基本规律，造成了资源的极大浪费。植树造林看似简单，但要根据不同地理气候，因地制宜。
中国是生物多样性受到最严重威胁的国家之一。中国的原始森林长期受到乱砍滥伐、毁林开荒等人为活动的影响，其面积以每年0.5×104km2的速度减少;草原由于超载过牧、毁草开荒的影响，退化面积达87×104km2。生态系统的大面积破坏和退化，不仅表现在总面积的减少，更为严重的是其结构和功能的降低或丧失使生存其中的许多物种已变成濒危种或受威胁种。高等植物中有4000-5000种受到威胁，占总种数的15%—20%。在“濒危野生动植物种国际贸易公约”列出的640个世界性濒危物种中，中国就占156种，约为其总数的1/4，形势十分严峻。但是，单一的种植一些快速生长的商业树种，对生物多样性的贡献微乎其微，甚至可以说是浪费了当地的资源。可以肯定的是，森林在保护生物多样性上是一把利剑，但是前提是有着复杂功能与结构的原始森林，单一树种的森林对于生物多样性保护来说只是一把钝掉的剑。
没有人否认树木对环境有益，毕竟森林提供了许多服务功能，并孕育了世界上大部分陆地生物与多样性。但是，随着政府、企业和组织越来越雄心勃勃的推进利用植树造林减缓气候变化的计划，我们需要更真实、全面地考虑其他因素，更加系统谨慎地制定计划。
参考文献
[1]Brent, K., McGee, J., McDonald, J. et al. International law poses problems for negative emissions research. Nature Clim Change 8, 451–453 (2018).
[2]Pan Y, Birdsey RA, Fang J, Houghton R, Kauppi PE, et al. (2011) A Large and Persistent Carbon Sink in the World's Forests. Science 333: 988–993.
[3]Pangala, S., Enrich-Prast, A., Basso, L. et al. Large emissions from floodplain trees close the Amazon methane budget. Nature 552, 230–234 (2017).
[4] Rupp, T., Chapin, F.S. III & Starfield, A. (2001) Modeling the influence of topographic barriers on treeline advance at the forest–tundra ecotone in northwestern Alaska. Climatic Change, 48, 399–416.
[5] Honnay, O., V erheyen, K., Butaye, J., Jacquemyn, H., Bossuyt, B.& Hermy, M. (2002)
[6] Holtmeier, F.-K. & Broll, G. (2005) Sensitivity and response of Northern Hemisphere altitudinal and polar treelines to environmental change at landscape and local scales.Global Ecologyand Biogeography, 14, 395–410.
[7] Pennington, W. (1986) Lags in adjustment of vegetation to climate caused by the pace of soil development: evidence from Britain. V egetatio, 67, 105–118.
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本文原文来自中国科学院