在中国通过空间优化造林策略增强碳汇

为什么森林形状很重要

植树被广泛视为减缓气候变化的一种有力手段，中国也有世界上最大的植树计划之一。但本研究提出了一个看似简单的问题：这些树到底种在哪里，重要吗？作者表明，不仅仅是种树的数量决定它们能锁住多少碳，树在景观上的排列方式也很关键。通过重新思考森林扩张以避免被过度切割、充满受胁迫林缘的林地，中国可以大幅提高其规划森林的气候效益。

中国大规模植树行动

过去几十年来，中国迅速扩大了森林覆盖，一方面是为了防治沙尘暴、侵蚀和沙漠化。退耕还林和三北防护林等国家项目帮助将森林覆盖从1979年约占国土的12%提高到2019年的约23%。展望未来，中国计划到2050年再增加4950万公顷新林地，作为其到2060年实现碳中和承诺的一部分。到目前为止，大多数规划侧重于植树的面积和哪些地区在环境上脆弱，而较少考虑森林格局如何影响树木健康和碳储量。

林缘的隐性问题

随着森林以拼块式扩展，它们会被田地、道路或城市分割成许多小块，从而产生大量“林缘”——森林与非森林相接的外部带。作者分析了来自中国3万7千多个样地、超过300万棵树的测量数据，发现靠近林缘的树比林地内部的树储存的碳少得多。在天然林和人工林中，树木生物量（与碳储存密切相关的指标）随着离开林缘距离的增加稳步上升。在人工林中，林缘附近的生物量比天然林低约40%，并且向林内仅有有限回升，这表明仅在林缘多种树并不能迅速解决问题。

为什么林缘对树木不利

为了解林缘林碳储量较低的原因，研究团队检查了干扰记录和人类压力。他们发现，病虫害是主要的损害来源，其发生频率和强度在接近林界时急剧上升。火灾和与气候相关的胁迫在林缘处也更为常见。人类足迹——一道综合道路、建筑、农田和人口的指标——从林内向林缘显著上升，人工林尤其如此。结果是林缘附近的树木死亡率更高，新树成活更慢。林缘的微气候变化，如更强的风、更大的温度波动和更干燥的空气，也进一步削弱树木。综合这些压力，林缘林更不稳定、碳储存效率更低。

设计“更聪明”的森林扩张

作者并非随意在可用土地上种树，而是测试了一种“空间优化”策略，刻意减少林缘暴露并将林块连成一片。利用气候、土壤、地形和物种适宜性数据，他们绘制出新林最有可能良好生长的位置。然后比较了两种情景：一种是在适宜土地内随机安置新林，另一种则通过布局创建更大、更连续、林缘更少的林块。两种情景使用相同的总造林面积和树种。研究团队用以全国森林清查为训练的机器学习模型，估算了在不同气候条件下到2060年这些森林将储存多少碳。

更好布局带来的碳与自然收益

优化后的造林方案产生了显著更好的结果。到2060年，按优化布局新植的森林比随机种植多储存约34%的碳。当将新林与现有森林一起计入时，优化设计带来51%更大的碳增量——约多出9.86亿吨碳——尽管总森林面积相同。其中约一半的增益直接来自减少林缘相关的损失；其余来自将树木安置在环境条件更有利的位置。重要的是，现有森林也受益：通过用规划良好的新林包围它们，原有林的碳储量得以提升，因为有害的林缘条件被缓和，林块连通性增强。

这对气候与保护意味着什么

对非专业读者而言，关键结论是植树并非简单地用绿色填满空地。以许多小而孤立的斑块形式存在的森林，比起设计为更大、更连通的区块，会损失更多树木、储存更少碳。该研究表明，通过关注森林形状和林缘长度，中国可以在提高规划森林的气候效益方面取得重大进展，同时改善野生动植物栖息地并减少病虫害的蔓延。换言之，“聪明”的森林规划能使相同数量的树木成为更强大、更有弹性的碳汇。

引用: Dong, Y., Yu, Z., Pugh, T. et al. Enhancing carbon sinks in China using a spatially-optimized forestation strategy. Nat Commun 17, 1576 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68288-5

关键词: 森林碎片化, 碳封存, 造林, 林缘, 中国森林