摘要：植被碳汇是指不断增加面积、提高生产力，同时保证原有植被不被破坏。从长时间序列来看，植被固定多少CO₂，最终它都会放出多少CO₂。一片森林的固碳潜力是一个微弹的容器，有最大容量的属性和波动特征，通过科学规划和管理措施精准增加的森林碳“不稳定容量”很容易流失，所以保持森林碳汇高值是不可持续的。合理利用森林、减少其他能源消耗；保护林地的属性，可持续光合就不会中断，生态系统碳汇才能发挥最大功能。

关键字：碳热同源、气候变暖、反馈机制、CO₂浓度

全球变暖已成为十大环境问题之首。气候变暖源于大气中CO₂浓度增加的观点已被越来越多的科学家所接受。降低大气碳浓度要么减少碳排放（当前社会无法避免），要么增加植被碳汇。因为陆地生态系统中贮存碳超过2 (大气为0.75) 万亿吨，据估计地球上每年植物光合作用固定的碳达2千亿吨，每年生长的生物质总量相当于目前世界总能耗的10倍。说明生物碳是大气碳向陆地转移的主要途径，植被碳储存对大气碳尤为重要。什么是陆地生态系统碳汇？通俗地讲，当陆地生态系统的碳吸收量大于排放量时，该系统就成为大气CO₂的汇；反之则为碳源。碳汇功能并不是陆地生态系统的固有属性。有必要关于生态系统碳汇的瓶颈、微弹容器属性特征、可持续光合思想和陆地生物碳收获进行进一步认识，以便能更好的实现碳中和，早日实现碳达峰。

1 植被碳汇本质与瓶颈

减少大气CO₂浓度只有两种途径：①减少碳排放；②增加植物的光合作用。众所周知陆地生态系统碳循环是^[3]植被通过光合作用同化CO₂形成生态系统初级生产力（GPP），其与自养呼吸消耗CO₂二者的差值为净初级生产量（NPP）；值得注意的是：所有NPP都将成为死生物量（残屑）并通过异氧呼吸或自然及人为造成的火灾等扰动返回到大气碳库中^[4]，不能持续的碳汇。从长时间序列来看，森林碳汇作用有限，植被固定多少CO₂，最终它都会放出多少CO^【6-7】₂。此种意义上讲草地、农田光合固定碳大都在当年分解或以薪柴的方式燃烧掉，实质起不到碳汇作用^[5]。森林碳汇也一样，受可造林面积的制约，森林面积不可能无限增大，生产力水平也不可能无限提高。长时间序列来讲，植被生态系统碳汇具有微弹的固定容器的属性，目前的研究更多基于保持这个固定容器最大容量，而对于容器内的碳获取还缺乏明确的研究。

2 可持续光合的思想与陆地生物碳储积

降低大气二氧化碳浓度要么减少碳排放，要么增加植被碳汇。可持续光合的思想就是在陆地生态系统达到碳增长的峰值或接近成熟期时收获碳，避免短期内分解释放，然后更新的植被持续光合恢复其碳储存。植被可持续光合和生物碳收获是解决植被碳汇、碳源双重性的唯一途径，重现大气碳—生物碳—大气碳循环到大气碳—生物碳—储积碳的亚循环。这也是迄今为止，比较容易实现和经济可行的生物碳汇拓展方案。碳收获有两种方式，一是以技术手段地面防氧化封存等，比如建筑利用，生活用品、家具，填埋处理、堆放防氧化处理等。第二种就是利用，生物碳是最环保的，大量利用生物炭是会减少其他能源的利用，供热利用、建筑利用，道路桥梁等。收获和利用是实现生态系统碳汇最大化主要途径。这里需要遵循一个原则就是碳收获的过程要避免消耗其他非生物质能量，或者消耗其他能量要远远小于碳收获的量。

3 森林是用来利用的，需要保护的只是林地

森林碳汇具有微弹的最大容器属性，所以森林固定的碳是用来利用的，需要保护的只是林地属性。只要林地属性不会改变，那么森林完全可以恢复。森林如果没有适当的经营利用，森林既不能为生产提供原料，也不能全部封存所吸收的C0₂。考虑到我国现有宜林地增加森林面积的难度越来越大，因此制定和完善合理森林利用方案，加强林地保护，实现可持续光合作用，森林碳汇固有属性就不会改变。千方百计的精准增加森林碳库的“不稳定容量”，不仅耗费大量人力物力，其容量属性功能也不可持续性。比如东北林区用木材完全可以满足当地居民的社会供暖和做饭的需求，而不应该受政策影响耗费更多的煤炭、天然气，这不仅增加地区碳排放，更是对资源的极大浪费，合理的利用森林资源，林业加工产品才是最佳的碳中和之路。利用生物质能源，减少其他能量消耗途是最好碳中和之路。如果不能储存生物炭，那么利用生物炭就是最好的植被碳汇拓展方案。需要杜绝的就是任期自然排放，还需要消耗辅助的能源（比如城市园林的枯枝落叶收集集中、而不是就地处理，农作物秸秆就地焚烧也比运输丢弃减排的多），

4科学规划和管理措施只是林业碳汇的辅助，解决不了根本问题

林业的固碳潜力是一个微弹的容器，他有最大的固碳容量空间，科学的规划和管理措施不是影响其固碳量大小根本原因，更多是一个辅助功能，只有气候才可以决定植被的顶级，气候容量的大小和波动才是影响容器碳储量大小的根本。综合来看，长时间序列上生态系统碳汇是一个波动过程，只有林地面积得到保护或者增长，那么森林固碳量就会得到保存，充分利用生物质能源，用来替代人类生产生活的部分能量需求，森林碳汇功能才能充分发挥。科学的规划和管理措施只起促进的作用，不能根本解决森林碳汇的固有属性，只有保护林地，科学利用林地上资源，才能发挥植被生态系统最大的碳汇潜能。森林采伐不一定会破坏林区生态环境吗。我们掌握的科学技术完全可以把采伐影响控制在很低水平，让森林处于自然恢复的弹性限度范围内。

5生物质能的碳排放不算碳源，

生物质能源是最清洁的能源，从碳中和的角度，生物质能量的利用要比二次能源转化的能量更环保。如不能就地利用的，要想办法延缓其向自然的排放过程。延缓排放的过程不应该以增加其他能源的利用来主导。同时生物碳汇应该有一个简单的计量规则，凡是光合生物质能量的释放的碳都不应该算到碳排放里，比如生物质能源的利用，有机物自然氧化、植物呼吸、甚至是自然的森林火灾等，可以把生物质能源利用、植被生态系统面积可当做碳减排来统计。而植被系统里的波动碳汇可适当简化，比如幼龄、中龄、成熟都是波动的过程，在长时间序列上都会相互抵消部分影响。没必要去精准测量有固定属性波动碳容量，统计好各个时期的平均态就足够了。应减少为了暂时保存这些不稳定碳而耗费更多能源。

6碳储积不影响土壤碳储量

国内外已有大量关于气候变化对森林土壤碳贮藏影响的研究，全球土壤碳库约是陆地生物质碳库的2—4倍^[5,14,15,16]，但气候变化下森林土壤将成为“碳汇”还是“碳源”?森林碳汇能否持续及怎样反馈还存在众多的未知。根据Johnson和Curtis总结^[10-13]了73个研究森林收获的研究结果，认为一般情况下，森林收获对森林土壤有机碳的影响不大，大部分的研究结果是对土壤有机碳没有影响。在土地利用方式没有改变的情况下，土壤碳本身变动很小，短期内又可以恢复到原先的水平^[17-19](Cohen et al . , 1996; Black ﹠ Harden，1995；Arrouys et al.,1995)。比如森林生态被干扰、发生火灾，系统会在演替的导向下恢复系统生物碳和土壤碳，释放碳本身也是植物从大气中固定的，这一循环过程不会增加大气CO₂浓度。森林的采伐更新、农田的收割，草地的放牧采食并不会破坏陆地生态系统的碳格局。

7 碳收获可行分析

解决大气碳的关键是陆地绿色植物源源不断地光合作用，然后把绿色植物的固碳量进行有效储存，避免短期内分解释放。接下来我们再分析生物质碳收获、储积的可行性。①封存上：古埃及墓葬中出土的木材，由于长期处于干燥状态，就没有发生腐朽。类似北极地区长期处于低温状态下的木材也不会发生腐朽。当木材处在含水饱和的情况下，也不会遭受木腐菌的腐蚀，例如17世纪瑞典的著名沉船“瓦萨”号，在海底就保存完好。在实际应用中，人为控制这些容易发生腐蚀的条件是不现实的^[10]，但以现在的科学和技术保存生物碳是完全可能的。②生物储积碳来源广泛，按照我国目前的水平，综合出材率（由立木到原木的利用率）为65%，木材利用率（从原木到成品的利用率为60%）左右。由立木到成品的利用率只有36%，61%光合固定碳在采伐和加工中被排放掉，这一数字是惊人的。还有农田秸秆、城市草地年修剪量、及生活废弃生物碳（拆迁、建筑及装修废料、生活垃圾中的生物质碳）其规模是也是庞大的。如其中部分生物碳得到保存，可抵消能源消费排放的CO₂。③在社会推广方面，重点研究生物碳地下填埋，使其转化为稳定的土壤碳，延缓碳排放周期。另外，储积碳继承了生物碳的根本，方便运输与收集，经济技术可行，推广容易。需要说明的是：储积碳过程不是化石燃料形成的过程，而是跟化石燃料一样，具有稳定长时间保存的特性。

8 结论与讨论

（1）从长时间序列来看，植被固定多少CO₂，最终它都会放出多少CO₂。所以关于森林碳汇我们需要记住的是森林是来利用的，需要保护的只是林地的属性不会改变

（2）植被生态系统是个碳收支平衡的黑箱，不需要考虑黑箱里的变化过程，了解系统的输入和碳输出会使森林碳汇计算更加简单，千方百计的精准增加森林碳库“不稳定容量”，而没有生物质能源的利用和收获是徒劳的。

（3）林业的固碳潜力是一个微弹的容器，他有最大的固碳容量空间，科学的规划和管理措施不是影响其固碳量大小根本原因，更多是一个辅助功能。

（4）综合来看，长时间序列上生态系统碳汇是一个波动的过程，只有林地面积得到保护或者增长，那么人工林固碳量就会得到保存，如充分利用生物质能源替代人类生产生活需求才是发挥植被生态系统的碳汇功能的关键。

社会上一次性筷子和便捷纸制品都是以木材为基础的消费品，当前在环保方面争议较多，其实从速生丰产林和生物碳观点看，这些都是光合作用产物。只要砍伐的森林不断更新，不存在破坏环境和增加碳排放的问题。当前人类社会还无法减少对化石燃料的依赖，能源替代技术还不成熟，低碳社会经济的到来还需更长时间。既然不能减少化石燃料使用量，那么就应该补偿其开采量，以目前技术进行生物碳储积是完全可行的。增加陆地碳收获是延缓大气CO₂浓度增加的一项可行办法，在陆地生态系统达到碳增长的峰值或接近成熟期时收获碳，在陆地或地下进行碳储存，而且生物碳的储存方便，保留上百至千年不是问题，相对于碳捕捉技术成本低、经济实效。同时碳收获后的植被生态系统可通过更新，继续光合作用，在短期内恢复碳流失，从而使收获封存的碳成为真正的碳汇。