黄土高原人工林达到碳固定速率峰值

为什么干旱地区的老化森林很重要

中国黄土高原以大规模植树造林著称，这些工程帮助固住了土壤并从空气中吸收二氧化碳。但这些人工林大多已进入中老龄阶段，部分地区也正变得更为干燥。本研究提出了一个对气候政策至关重要的简单问题：这些人工林什么时候吸碳最快？随着水资源变得匮乏，它们还能维持这种速率多久？

当前人工林的分布情况

研究者结合卫星影像、气候记录和无人机数据，绘制了黄土高原森林的详细地图。他们发现人工林现在占森林面积近60%，且大多数为每年落叶的阔叶树种。然而，林龄结构并不均衡：超过70%的人工林面积林龄超过25年，只有很小一部分是年轻或中龄林。这反映出自20世纪70年代末和80年代开始的一轮大规模植树，而近年来这种热潮已放缓。

这些森林吸收了多少碳

研究团队随后用将植物生长与土壤碳排放相结合的模型估算了人工林当前的碳吸收量。他们发现景观上存在明显差异：高降雨的东南部和中南部森林净碳吸收很高，而更干燥的西北部贡献较少。总体上，落叶人工林比常绿林吸收更多碳，尤其是在降雨较多的地区。当年降雨量低于约400毫米时，碳吸收量较为有限且相对稳定；一旦雨量超过该阈值，碳增益明显上升，落叶林的提升尤为显著。

森林何时达到碳吸收峰值

森林在其生命周期中并非以恒定速率储碳。通过将林龄与净碳吸收率对比，研究者发现明显的“先增后减”模式：年轻人工林在生长阶段迅速吸碳，随后达到峰值，随着老化而趋于平缓或下降。在黄土高原最干旱的地区，常绿人工林大约在13年后达到峰值，落叶林约在18年左右；在较湿润区域，峰值通常更晚出现，常在20年或更久之后且吸收率更高。总体来看，高原上许多人工林在约20年左右会度过其最活跃的吸碳阶段，但具体时点取决于降雨和树种。

如果不改变管理，未来可能出现的情形

由于大量人工林已趋于成熟或老化，研究对2060年的预测令人担忧。如果维持当前管理方式，高原上的大多数人工林将在未来数年内远过其碳吸收峰值。模型表明，到2060年，相比现在，区域人工林的年碳汇强度可能减少约4.8太克拉（teragram，相当于10^12克）的当量。当前贡献大量碳汇的落叶人工林预计下降最明显，常绿林下降较小但总体储碳也较低。

为变化中的气候重新思考植树策略

作者总结道，仅靠一次性大面积植树不足以在像黄土高原这样的干旱地区维持强大的碳汇。长期成功取决于更新林龄结构、按降雨条件匹配树种、缓解对土壤水分的压力并提高树种多样性。在实践中，这可能意味着逐步用更适应本地环境的本地树种替换耗水量大的老龄人工林，并使新植林的时间错开，避免所有林分同时老化。本文使用的将林龄、降雨与碳吸收联系起来的框架，能帮助世界其他干旱地区设计更持久的造林策略，以支撑气候目标。

引用: Jia, X., Ge, W., Han, J. et al. Peak carbon sequestration rate reached on the Loess Plateau plantations. Commun Earth Environ 7, 423 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03419-w

关键词: 黄土高原, 人工林, 碳固定, 干旱区造林, 林龄