✦研究亮点✦

1. 引入了MaxEnt模型，为评估碳汇到碳源转换提供了可能性。

2. 利用PLUS模拟的土地利用和碳密度对碳储量进行了预测。

3. 4.16%的植被具有很高的汇源转换潜力。

4. 中国植被在减少碳储量方面面临0.45~0.54 Pg C的风险。

✦研究概览✦

陆地生态系统中的碳汇对于实现碳中和至关重要，然而，中国陆地生态系统中碳源/汇转换对各种环境因子的空间敏感性尚不确定。本文将最大熵模型(MaxEnt)和斑块生成土地利用模拟模型(PLUS)相结合，为未来碳储量和潜在的碳源/汇转换提供了分析框架。结果表明: 2017年，中国陆地生态系统产生碳量0.44 Pg C，储存碳1.66 Pg C，其中碳源主要在西部地区，碳汇主要发生在东部区域。在四川盆地、华北平原、黄土高原、内蒙古高原和东北平原经历着历史性碳源到碳汇的转换；从中国中部到东部和西部地区，汇源转换潜力增大，降水对汇源转换的贡献为52.3%；在青藏高原东部、长江中下游平原和中国东部沿海地区拥有较大的碳汇向碳源的转化潜力；2030年中国陆地生态系统碳汇预计为23.58 Pg C，其中亚热带常绿阔叶林带占21.33%；碳储量下降的风险为0.45~0.54 Pg C；碳储量和碳源/汇转换的潜在模式为实现碳中和目标和可持续发展目标提供了科学的参考。

本研究基于模拟NEP评估的历史碳动态，利用MaxEnt评估碳汇源转换风险和各环境因子的贡献。结合PLUS预测的土地利用和各植被区的碳密度数据，建立土地利用类型与碳密度在空间异质性方面的关系，预测2030年碳储量。本研究旨在评估以下方面：(1)评估中国陆地生态系统历史和未来碳汇/源转换；(2)中国陆地生态系统碳汇/源转换的贡献因素；(3)中国陆地生态系统的潜在碳储量及其减少风险。

✦主要结果✦

2001 年，中国陆地生态系统产生0.66 Pg C，储存 1.37 Pg C；2017 年，中国陆地生态系统产生0.44 Pg C，储存1.66 Pg C。从2001年到2017年，有106万km2的区域经历了碳源和碳汇的转换。

发生碳汇转化为碳源的潜在区域| AUC和Jackknife的结果。a) MaxEnt模型计算的AUC结果。b) MaxEnt计算出的Jackknife测试结果。根据ROC结果，1000个样本的模拟平均AUC 为0.856，标准偏差为0.016。根据MaxEnt对环境因素相对贡献的评估，降水是控制中国陆地生态系统碳源转换的最重要因素，贡献率为52.3%，其次是二氧化碳浓度因子（36.9%）、温度（5.5%）和氮沉降（5.3%）。此外，根据Jackknife测试结果，二氧化碳是单独或去除对训练增益影响最大的环境因素。

发生碳汇转化为碳源的潜在区域| 中国陆地生态系统碳汇向碳源转化的可能性空间分布。新疆自治区、祁连山地区、华北平原和大兴安岭北部的碳汇转化潜力极低；低潜力区占43.77%，分布在华中地区和吉林省；碳汇-碳源转化中等潜力区占30.06%，主要集中在华中、东南地区和黑龙江省；高潜力区占 17.26%，主要集中在青藏高原东缘和华东地区；汇源转化潜力极高的地区占6.91%，主要分布在青藏高原东部、海南省、广东省沿海地区、长江中下游平原、山东半岛和辽东半岛。总体而言，从中部到东部、西部，汇-源转换的潜力在增加。

2030年中国陆地生态系统的碳汇状况| PLUS模型预测的2030年中国土地利用的准确性较高，Kappa系数为0.9896。预计到2030年，乔木林面积将达到492万km2，主要分布在雅鲁藏布江流域、中国东南部、海南岛、台湾省、大兴安岭和长白山地区；灌木占4.90%，分布在中国中部，包括云南、四川、贵州和重庆，大兴安岭北部也有灌木分布；草地面积101 万km2，分布于中国中西部，主要集中在天山、阿尔泰山、青藏高原和内蒙古高原等干旱和半干旱地区，在四川北部呈块状分布；湿地占0.89%，零星分布在青海、四川北部和东北平原。总体而言，中国的陆地植被生态系统主要集中在华东和华中地区。

2030年中国陆地生态系统的碳汇状况| 2030年各植被带的碳汇预测。预计到2030年，中国陆地生态系统将储存23.58 Pg C的碳。中亚热带常绿阔叶区的碳汇规模最大，为 5.03 Pg C，占碳汇总量的21.33%。南寒温带落叶针叶区、北温带针叶与落叶阔叶混交区、南温带针叶与落叶阔叶混交区的碳汇也很大，分别为2.66 Pg C、2.10 Pg C和1.71 Pg C。总体而言，中国东南部和东北部森林的碳汇含量较高，而中国中部和西部森林的碳汇含量较低。其中，华中亚热带山地寒带针叶林区和华北热带季雨林湿润区的大尺度碳汇分别为1.45 Pg C和1.16 Pg C。

碳储存减少的潜在风险| 根据MaxEnt模型中1000个样本的平均结果，如果碳汇转化为碳源的概率较高或极高的碳汇区转化为碳源，则中国陆地生态系统的碳汇将减少0.39 Pg C，而生态系统的碳排放量将增加0.13 Pg C。中国陆地生态系统的碳储量预计将减少0.52 Pg C，其中中亚热带常绿阔叶区的碳储量将大幅减少。为了避免样本量及其分布所产生的不确定性，根据不同样本量（500、1000、1500、2000、2500 和 3000）的模拟结果对潜在风险进行了研究，结果表明，中国陆地生态系统碳储量损失的概率在0.45~0.54 Pg C。

✦结论✦

本研究利用NEP评估和预测了碳源和碳汇之间转换的空间模式。利用MaxEnt和 PLUS模型估算了2030年的碳储量及其降低风险。2017 年，中国陆地生态系统产生0.44 Pg C，储存1.66 Pg C，碳源主要在西部，碳汇主要在东部。从2001年到2017年，有106 万km2的区域经历了碳源和碳汇的转换，其中93.47%的区域由碳源转换为碳汇。2001-2017年，四川盆地、华北平原、黄土高原内蒙古高原和东北平原碳源向碳汇转化。汇转源概率较高的地区集中在青藏高原东部、海南省、广东省沿海地区、长江中下游平原、山东半岛和辽东半岛。降水是碳汇转化为碳源的主要因素。到2030年，乔木林面积将达到492万km2，主要分布在雅鲁藏布江流域和中国东南部；此外，中国陆地生态系统将储存23.58 Pg C，其中中亚热带常绿阔叶区将占21.33%。碳储量下降的风险为0.45-0.54 Pg C。

原文：Zhang, D., Zhao, Y., Wu, J. Assessment of carbon balance attribution and carbon storage potential in China's terrestrial ecosystem. Resour. Conserv. Recy. 2023, 189, 106748. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2022.106748
期刊：Resources, Conservation and Recycling/环境科学与生态学一区/IF2022=13.2

编译：侯蒙京，兰州大学草学博士，研究方向为草地资源遥感与GIS。
统筹：王新宇
排版：王楚怡
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