修復氣候生態，植樹真的“多多益善”嗎？沒那麼簡單

今天是3月12日

中國第42個植樹節

問大家一個問題

樹種得越多就越好嗎？

一般來說，如果某個地方樹很多，人們就會覺得那裡環境很好。畢竟，森林可以提供大量好處，且地球陸上生物的多樣性主要存在於森林中。

如果回望植樹造林的歷史，我們會發現，早期人們希望透過這種方式來保持水土、阻擋風沙侵襲，以解決土地荒漠化問題。隨著氣候變化日益加劇，氣候問題備受關注，近些年來森林被賦予更多吸收二氧化碳、緩解氣候變化的使命。

但是中國科學院院士符淙斌、南京大學郭維棟教授、南京大學大氣科學學院葛駿博士根據最新研究成果給出了答案：

植樹造林並非“多多益善”

種樹數十載 氣候和生態效應如何打分？

自改革開放以來，我國陸續建設了多個大型生態工程，如三北防護林、退耕還林等，取得了驚人的成就。國家林草局公佈的資料顯示，1973—1976年，我國森林面積和覆蓋率分別為12200萬公頃和12。7%；2014—2019年，我國的森林面積和覆蓋率分別為22044萬公頃和22。96%。在過去40年裡，我國森林面積和覆蓋率幾乎翻了一番。如此大規模的森林變化被“天眼”監測清晰記錄下來。NASA（美國國家航空航天局）衛星觀測資料顯示，2000年中國葉面積位居世界第六，但2000年以後中國葉面積淨增長位居世界第一，其中森林貢獻了42%。

再放眼國際社會，由於植樹造林可以透過光合作用減少大氣中的二氧化碳，一直以來被認為是減緩全球變暖的有效途徑之一。但也有研究成果表明，植樹造林可以降低地表反照率，增加地表吸收的太陽輻射，產生增溫效應，反而不利於減緩氣候變暖。

大規模的森林變化對局地和區域氣候、水迴圈會產生哪些影響？植樹造林到底是否有利於減緩氣候變暖？符淙斌、郭維棟團隊希望能用自己的專業知識回答這些問題。一方面，綜合評估生態工程的氣候和生態效應，可以為我國未來生態工程建設提供科學依據和支撐。另一方面，透過研究植樹造林對溫度的影響，全面評估植樹造林減緩氣候變暖的潛力，有可能在未來將植樹造林作為減少碳排放之外的另一條途徑來減緩增暖，為應對氣候變化的國際博弈增添科學證據。

從21世紀初開始，該團隊便開始關注我國土地利用、土地覆蓋變化對東亞氣候的影響，而生態工程正是土地利用和土地覆蓋變化的一種形式。在此前研究的基礎上，2011—2015年，該團隊主持了“全球變化”重大科學研究計劃專案“大尺度土地利用/覆蓋變化對區域氣候影響的研究”，取得豐碩成果。

焦點一：氣溫調節

部分型別森林可能會加劇增溫

需要說明的是，這項研究並非針對我國某些地區實際情況設計的試驗，只是透過模型計算得到的結果，也可以理解為是一種敏感性試驗的結果。

為了將植樹造林對局地溫度的影響進行歸因，研究團隊採用了耶魯大學李旭輝教授提出的“生物物理機制”方法。“生物物理機制”需要的輸入變數較多，此前該方法通常是和站點觀測資料結合使用，但站點觀測在空間上存在很大的地域侷限性。為了克服這種侷限性，研究團隊將“生物物理機制”和衛星資料結合起來，但又面臨著一個新的問題：衛星資料不能提供該方法所需要的所有輸入變數。透過查閱文獻，研究團隊注意到一篇最新文獻中提出了一種半經驗半機理模型，經過嘗試最終解決了這一問題。在利用氣候模型進行數值試驗時，研究團隊透過與澳大利亞新南威爾士大學教授Andy Pitman課題組的合作，不斷最佳化試驗方案，解決了計算時間長、資料量大等問題。

克服重重困難之後，研究團隊有了重要發現：將草地或者雨養農田變成常綠型森林可以產生較大降溫效應，而將灌溉農田變成落葉闊葉林反而會產生增溫效應。所謂雨養農田，就是指僅靠自然降水作為水分來源的農業生產。相對應的，灌溉農田就是指靠灌溉作為水分來源的農業生產。

與草地或者農田相比，森林的冠層結構較高大，葉面積較大，根的分佈較深，這些特徵決定了森林的蒸散發要大於草地或者農田。蒸散發本質上是水由液態變成氣態的相變過程，蒸散發會帶走地表熱量，從而降低地表溫度。例如，當我們走進深山老林，給人的一個直觀感覺就是空氣偏溼，溫度偏低。不同型別的森林在結構上存在很大差別，所以對蒸散發和地表溫度的影響不同。例如，落葉型森林的葉子會在冬季凋零，這時候森林的蒸散發會減少，對局地的降溫作用會減弱。但是，常綠型森林的葉子常年存在，可以始終保持較大的蒸散發和對局地的降溫作用。所以，將草地或者雨養農田變成常綠型森林可以產生較大的降溫效應。由於採取了灌溉手段，灌溉農田的土壤水分充足，很大程度上增加了蒸散發，使得灌溉農田的蒸散發通常比森林的蒸散發還大。所以，將灌溉農田變成落葉闊葉林會降低蒸散發，反而會產生增溫效應。

我國華北地區、黃河流域以及東北部分地區的農田採用的是灌溉方式，所以未來在這些地區進行退耕還林等生態工程建設的時候，應儘量避免將灌溉農田恢復成森林。在其他地區植樹造林時，儘量考慮常綠型森林型別。

當然，植樹造林是一門涉及多學科、多領域的問題，該團隊作為大氣科學方向的研究者，僅僅是從對局地溫度影響這一角度來討論植樹造林，這也就意味著此項研究並沒有充分考慮其他問題。例如，人造林對當地氣候的適應性需要慎重考慮。雖然研究發現種植常綠闊葉林可以產生很大降溫效應，但是常綠闊葉林對能量和水分需求較高，因此並不適合種植在北方溫度較低、氣候較乾燥的地區。這些問題需要各個學科和領域的科研工作者一起來解決。

焦點二：水源涵養

水資源匱乏區過多植樹造林已對水資源造成沉重負擔

儘量避免將灌溉農田恢復成森林並不意味著否定退耕還林等生態工程的水土保持、水源涵養作用。以黃土高原為例，在退耕還林之前，黃土高原植被稀疏，裸露的黃土直接暴露在外，容易被風雨侵蝕，造成水土流失。森林高大的冠層可以降低近地面的風速，並且冠層對雨水有截留作用，能減小雨水對地面的衝擊力。另外，森林的枯枝枯葉掉落在地面，會形成腐殖層，具有很強的吸水、延緩徑流、削弱洪峰的功能。從這些角度來說，植樹造林確實有利於水土保持和水源涵養。

但是，正如前文所述，植樹造林還會增加地表的蒸散發。森林雖然將水“保持”住了，但這些水滲入土壤中後，會被植物根系吸收，透過蒸騰作用返回到大氣中。森林蒸騰所需要的水分遠遠大於草地和農田。所以，森林就像是一臺“水泵”，源源不斷地抽取和消耗土壤中的水分。此外，森林較大的冠層還會截留雨水，這些雨水並不會落到地面，而是停留在葉片上透過蒸發作用返回到大氣。森林也可以透過陸-氣相互作用影響降水，例如在亞馬孫地區，雨林的砍伐通常伴隨著降水的減少。換句話說，如果造林可以增加降水，並且增加的降水足以補償蒸散發的消耗，那麼造林對當地水資源的影響較少；反之，如果造林不能增加降水，或者增加的降水不足以補償蒸散發的消耗，那麼就會對當地水資源造成負擔。對於我國南方地區來說，由於雨水較多，土壤溼潤，可以提供足夠多的水分供森林消耗。但是對於黃土高原來說，該地區位於我國的季風邊緣帶上，是典型的半溼潤半乾旱過渡區。研究團隊透過數值試驗發現，該地區造林對降水的影響很小，不足以補償蒸散發對水資源的消耗，因此植樹造林對該地區水資源造成了較大壓力。

這又涉及植樹造林的兩個關鍵問題——栽種樹種和植樹規模。在退耕還林早期，人們並沒有意識到樹木品種的問題，所以很多人工種植的樹木需水量特別大。這些新種植的樹木不能適應當地乾燥的氣候，種下幾年後就枯死了。有些存活下來的樹木由於長時間缺少水分長不大，被當地人稱為“小老頭樹”。人造林對水分的過度依賴導致土壤溼度下降，還會影響當地其他原生物種，例如草地和灌木。草地和灌木的根系分佈較淺，一旦表層土壤變幹，這些植被就無法獲得水源。但是樹木相反，它們的根系較深，反而可以汲取深層土壤的水分，所以和其他物種形成了不良的競爭關係。

至於植樹規模，在實施退耕還林時很少考慮到規模問題，人們的潛意識裡總是認為植樹造林多多益善。但是，對於像黃土高原這樣水資源較匱乏的地區來說，過多地植樹造林已經對水資源造成了沉重負擔。已有研究表明，黃土高原目前的植被量已經逼近甚至超過了該地區可利用水能夠承載的數量。如果繼續在黃土高原退耕還林，可能會威脅植被生長，影響農業和生活用水的安全。所以，是否需要在黃土高原繼續實施退耕還林值得深思熟慮。

因地制宜，宜樹則樹，宜草則草。例如在黃土高原地區，考慮到當地的水資源問題，我們可以種植耗水量較低的樹木、灌木或草地。另外，首先應該儘量恢復植被，而不是擴張植被。所謂恢復植被就是將人為破壞的植被恢復到自然狀態。在原本就沒有植被的地區盲目種樹種草，這顯然是違背自然規律的。

生態工程建設是一個循序漸進的過程，不能急功近利。植樹造林也不是“多多益善”，需要尊重自然規律，在合理的範圍內建設生態工程。在這方面林業科學家已經並正在進行大量的研究和試驗。我們相信，我國的生態工程建設必將得到健康發展，為美麗中國建設做出貢獻。

由此，符淙斌、郭維棟、葛駿得出了三個結論：

■從局地效應來說，將草地或者雨養農田變成常綠型森林可以產生較大降溫效應，而將灌溉農田變成落葉闊葉林反而會產生增溫效應。

■對於黃土高原等水資源較匱乏地區來說，過多的植樹造林已經對水資源造成了沉重負擔，可以改為種植耗水量較低的樹木、灌木或草地。

■生態工程建設是一個循序漸進的過程，不能急功近利。植樹造林也不是“多多益善”，需要尊重自然規律，在合理的範圍內建設生態工程。

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中國氣象報社出品

原標題：《修復氣候生態，植樹真的“多多益善”嗎？沒那麼簡單》