文章信息：Ling Yao, Tang Liu, Jun Qin, Hou Jiang, Lin Yang, Pete Smith, Xi Chen, Chenghu Zhou, Shilong Piao. Carbon sequestration potential of tree planting in China. Nature Communications, 2024, 15(1), 8398. https://doi.org/10.1038/s41467-024-52785-6

整理人：闫甲祺，2024级硕士研究生

整理时间：2025年1月2日

Abstract: China’s large-scale tree planting programs are critical for achieving its carbon neutrality by 2060, but determining where and how to plant trees for maximum carbon sequestration has not been rigorously assessed. Here, we developed a comprehensive machine learning framework that integrates diverse environmental variables to quantify tree growth suitability and its relationship with tree numbers. Then, their correlations with biomass carbon stocks were robustly established. Carbon sink potentials were mapped in distinct tree-planting scenarios. Under one of them aligned with China’s ecosystem management policy, 44.7 billion trees could be planted, increasing forest stock by 9.6 ± 0.8 billion m3 and sequestering 5.9 ± 0.5 PgC equivalent to double China’s 2020 industrial CO2 emissions. We found that tree densification within existing forests is an economically viable and effective strategy and so it should be a priority in future large-scale planting programs.

摘要：中国的大规模植树计划对于到2060年实现碳中和至关重要，但尚未对在何处以及如何植树以最大限度地固碳进行确定。在这里，我们开发了一个综合的机器学习框架，集成了不同的环境变量来量化树木生长的适宜性及其与树木数量的关系。然后，它们与生物质碳储量的相关性被牢固地建立起来。碳汇潜力在不同的植树情景中进行了绘制。其中一项与中国的生态系统管理政策相一致，可种植 447 亿棵树，使森林蓄积量增加 9.6 ± 8 亿立方米，并封存 5.9 ± 0.5 PgC，相当于中国 2020 年工业二氧化碳排放量的两倍。我们发现，现有森林内的树木致密化是一种经济上可行且有效的策略，因此应该成为未来大规模种植计划的优先事项。

1. 研究背景

• 中国大规模植树计划的重要性： 中国的大规模植树计划对于实现2060年碳中和目标至关重要，但如何种植树木以实现最大的碳固存尚未得到严格评估。

2. 研究意义

• 碳固存潜力评估： 开发了一个综合机器学习框架，整合多种环境变量来量化树木生长适宜性及其与树木数量的关系，并建立了与生物量碳储量的相关性，以评估不同植树情景下的碳汇潜力。

3. 研究方法

• 机器学习框架： 利用环境变量（气候、土壤、地形）和森林分布时间序列数据，量化不同区域的树木生长适宜性（TGS）得分。

• 统计分析： 构建树木数量与地上/地下森林生物量碳储量之间的定量关系，计算通过植树可能固存的碳量。

• 现实情景设计： 根据中国生态功能区划，设计了一个现实植树情景，考虑了生态保护和碳储量增加。

4. 研究主要结论

• 植树潜力： 在符合中国生态系统管理政策的情景下，可以种植约447亿棵树，增加森林蓄积量9.6±0.8亿立方米，固碳5.9±0.5 PgC，相当于中国2020年工业CO2排放量的两倍。

• 碳汇潜力： 通过植树活动，地上森林生物量碳汇潜力为891.0±58.4至1866.9±110.1 TgC，地下森林生物量碳汇潜力为333.8±101.6至576.8±125.7 TgC。

5. 研究展望

• 提高现有森林密度： 发现在现有森林中增加树木密度是一种经济上可行且有效的策略，应成为未来大规模植树计划的优先事项。

• 经济成本与碳回报： 实现现实植树情景需要总投资约1161亿美元，平均固碳成本为每吨CO2 4.77美元，远低于当前平均成本21.18美元。

• 碳中和贡献： 通过增加现有森林密度，对中国实现碳中和目标具有重要贡献。

6. 研究主要图表：

01 植树造林和碳汇潜力评估的框架

02 估计的树木生长适宜性（TGS）得分的空间分布及其与树密度的定量关系

03 由于造林和密度化导致的树木密度增加和碳封存

04 我国植树造林的空间分布与致密化潜力

05 造林和致密化后地上和地下森林生物量碳汇潜力的空间分布

06 我国植树造林与致密化现实情景的空间分布

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-52785-6                      

原文转引：https://mp.weixin.qq.com/s/ODTIjUTOtfli12LWphAuIQ