王紅瑞 趙含 李占玲 劉璇 張力 劉藝欣

摘要 生物多樣性是維護(hù)地球生態(tài)系統(tǒng)平衡的基礎(chǔ)支撐，與氣候變化有著緊密的關(guān)聯(lián)性，氣候危機(jī)的本質(zhì)就是生物多樣性危機(jī)。為應(yīng)對和減緩氣候變化對全球生態(tài)環(huán)境的加速性破壞影響，減碳是這個階段必經(jīng)之路。在系統(tǒng)梳理了減碳與生物多樣性之間關(guān)系的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步闡述了生物多樣性與減碳之間彼此存在著正向相關(guān)關(guān)系。減少CO2的排放可通過采取能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、節(jié)能減排技術(shù)創(chuàng)新等措施來實(shí)現(xiàn);同時，還可以發(fā)掘生態(tài)系統(tǒng)固碳的潛力來減少CO2在大氣中的含量?？刂圃诖髿庵蠧O2的含量可以緩解氣候變化對自然生態(tài)環(huán)境的干擾和破壞，對生物多樣性保護(hù)有積極作用。同時林業(yè)碳匯固碳在植樹造林方面與生物多樣性之間也存在聯(lián)系，亦即在人工造林時生物多樣性植物將比樹木單栽培隔離更多的碳，存在碳生物多樣性的權(quán)衡。

關(guān)鍵詞 生物多樣性;減碳;碳匯;碳源減碳;植樹造林

中圖分類號：X176? DOI：10.16152/j.cnki.xdxbzr.2023-01-002

Review on some issues of carbon reduction and biodiversity

WANG Hongrui1，2， ZHAO Han1，2， LI Zhanling1， LIU Xuan2，ZHANG Li2， LIU Yixin2

（1.School of Water Resources and Environment， China University of Geosciences 〔Beijing〕， Beijing 100083， China;

2.College of Water Sciences， Beijing Key Laboratory of Urban Hydrological Cycle and Sponge City Technology，Beijing Normal University， Beijing 100875， China）

Abstract Biodiversity is the basic support to maintain the balance of the earths ecosystem， which is closely related to climate change. The essence of climate crisis is biodiversity crisis. In order to cope with and mitigate the accelerated destructive impact of climate change on the global ecological environment， carbon reduction is the only way to go at this stage.? This paper systematically combs the relationship between carbon reduction and biodiversity， then elaborates that there is a positive correlation between biodiversity and carbon reduction. Reducing carbon dioxide emissions can be achieved by taking measures such as energy structure transformation， industrial structure adjustment， energy conservation and emission reduction technology innovation. At the same time， we can also explore the potential of ecosystem carbon sequestration to reduce the content of carbon dioxide in the atmosphere. Controlling the content of carbon dioxide in the atmosphere can alleviate the interference and damage of climate change to the natural ecological environment， and play a positive role in biodiversity protection. When combing the literature on the relationship between carbon sequestration and biodiversity， it is found that there is also a connection between forestry carbon sequestration and biodiversity in afforestation， that is， biodiversity plants will isolate more carbon than trees alone in artificial afforestation， and there is a trade-off between carbon and biodiversity.

Key words biodiversity; carbon reduction; carbon sink; carbon source reduction; afforestation

聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會第六次評估報告提到，在所有排放情景下，全球升溫都將至少達(dá)到1.5 ℃。CO2的排放及全球氣溫的上升會加劇氣候變化使生物多樣性喪失的風(fēng)險大幅增加。在這一背景下，降碳將成為“十四五”生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃的總抓手，2020年9月，習(xí)近平主席在第七十五屆聯(lián)合國大會提出中國CO2排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的治理目標(biāo)［1］。這其中有兩個新概念，碳達(dá)峰和碳中和。碳達(dá)峰一般指年度CO2排放量達(dá)到歷史最高值，然后經(jīng)歷平臺期進(jìn)入持續(xù)下降的過程，是一個地區(qū)CO2排放量由增轉(zhuǎn)降的重要?dú)v史拐點(diǎn)，目前歐美等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)進(jìn)入了碳峰值時期?！疤贾泻汀笔侵柑寂欧帕颗c陸海生態(tài)系統(tǒng)吸收及其他技術(shù)方式固存的碳量之間達(dá)到平衡即CO2凈排放為0。

生物物多樣性保護(hù)背后就是降碳、環(huán)保與經(jīng)濟(jì)增長如何協(xié)同推進(jìn)。在保護(hù)生物多樣性的時候，是要保護(hù)瀕危物種的棲息地，生物多樣性要依托一定的棲息地，比如說森林、濕地。而森林、濕地等自然生態(tài)資源的增加，實(shí)際上就在增加自然界吸納碳的總量，也就是說，生物多樣性保護(hù)在很多情況下可以協(xié)同減少CO2排放，增加自然界的碳吸納能力［2-3］。另一方面，如果生物多樣性能夠得到有效地保護(hù)，也就意味著野生動植物的棲息地數(shù)量和面積的增多，這樣對于人類應(yīng)對氣候變化也大有裨益，同樣對中國和世界實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo)有很大幫助［4-6］。

總之，生物多樣性保護(hù)和碳減排這兩者之間是有協(xié)同作用的。在采取一系列降低CO2的措施時，控制在大氣中CO2的含量可以緩解氣候變化對自然生態(tài)環(huán)境的干擾和破壞，對生物多樣性保護(hù)有積極作用。如果人類不能妥善應(yīng)對氣候變化，那么無論是極端天氣事件增加還是荒漠化加劇，最終都會影響到生物的棲息地，從而損害生物多樣性。

1 碳排放與生物多樣性變化

自從工業(yè)革命開始以來，大氣中的CO2含量已經(jīng)增加了30％，主要來源于能源礦物燃燒。當(dāng)然這并不是碳排放中“碳”的所有來源，又如大氣中本身固有的“碳”;生命體（人、動物、微生物等）消耗碳水化合物以產(chǎn)生的CO2;人類活動，特別是不合理的土地開發(fā)利用使得土壤中的有機(jī)碳被氧化釋放的CO2等，這些都是碳排放中“碳”的來源，只不過工業(yè)革命前，大氣中“碳”含量的變化主要來源是生物量和土壤有機(jī)碳的變化，而現(xiàn)在能源礦物的燃燒是大氣中“碳”含量變化的最大因素。還忽略了一個因素，就是植被，只不過植被不是釋放“碳”的，而是通過光合作用固“碳”，但是早年的粗放式發(fā)展，亂砍濫伐造成一定程度的植被覆蓋降低，也影響了大氣中的“碳”含量的變化。

碳排放主要有3個來源：①化石燃料燃燒;②電力的使用;③在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的碳排放［4］。由圖1可知，從1950年以來，世界上全部CO2排放總量持續(xù)增加，而且隨著人口增加和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展呈現(xiàn)不斷加速的趨勢。到2010年之后CO2排放量增加逐漸變緩直至2018年CO2的排放量得到控制在逐漸減少。近7年來中國的碳排放歷史有3個明顯節(jié)點(diǎn)。第一次高峰期是1960年代左右，當(dāng)時我國大力發(fā)展重工業(yè)，碳排放出現(xiàn)第一次高峰。其次是2000年開始，隨著中國加入世界貿(mào)易組織，進(jìn)入全球化發(fā)展，給中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來巨大動力，碳排放也是在這一節(jié)點(diǎn)開始加速上升，從2000年33.5×108t迅速增長到2019年101.7×108t。另一個節(jié)點(diǎn)是2013年后，隨著經(jīng)濟(jì)的增幅趨緩，以及節(jié)能減排力度的加大，碳排放進(jìn)入平緩期。從1960—2020年，我國碳排放量從8.0×108t增長到106.7×108t，增長了13倍，說明了我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展主要依靠能源的高消耗來實(shí)現(xiàn)的，粗放型的增長方式還沒有得到根本改變［7］。

全球氣候變化溫度上升，一定會加速生物多樣性的滅絕速度。在《生物多樣性公約》（CBD）將生物多樣性定義為“所有來源的生物體之間的變異性，包括陸地、海洋和其他水生生態(tài)系統(tǒng)及其所屬的生態(tài)復(fù)合體;這包括物種內(nèi)部、物種之間和生態(tài)系統(tǒng)的多樣性”。在《保護(hù)生物學(xué)》一書中，蔣志剛等給生物多樣性所下的定義為：“生物多樣性是生物及其環(huán)境形成的生態(tài)復(fù)合體以及與此相關(guān)的各種生態(tài)過程的綜合，包括動物、植物、微生物和它們所擁有的基因以及它們與其生存環(huán)境形成的復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)”［8］。生物多樣性同時也是一個集宏觀、中觀、微觀于一體的概念［9］。

目前，全球生物多樣性正以驚人的速度喪失，超過100萬個物種面臨滅絕的風(fēng)險。碳排放過量導(dǎo)致的氣候變化對物種的分布、物候、種群動態(tài)以及物種組合或生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能已經(jīng)產(chǎn)生了明顯影響，而且正在變得越來越嚴(yán)重［10］。根據(jù)世界自然基金會（WWF）和倫敦動物學(xué)會（ZSL）發(fā)布的兩年一度的《地球生命力報告》2020年版（Living Planet Report 2020），自1970年來，全球哺乳動物、鳥類、魚類、兩棲動物和爬行動物的數(shù)量平均下降了68％。

地球生命力指數(shù)（LPI）是衡量受監(jiān)測野生動物種群的平均下降。指數(shù)值是相對1970年4 392個物種的20 811個種群（即1970年=100％）。從圖2中可知1970—2016年地球生命力指數(shù)逐年遞減，也就是地球上物種及種群數(shù)量在逐漸減少。導(dǎo)致物種數(shù)量急劇下降的主要原因是氣候變化導(dǎo)致棲息地的喪失和退化。CO2濃度在一定的范圍內(nèi)升高對森林生長的促進(jìn)作用。但當(dāng)碳排放過多時會導(dǎo)致氣溫升高，氣候變化，會破壞物種棲息地，進(jìn)而使生物多樣性喪失的風(fēng)險大幅增加［10］。

2 減碳與生物多樣性的關(guān)系

為了達(dá)到碳中和的目標(biāo)，控制和減少碳的排放是必不可少的舉措。而碳排放分為自然源碳排放和人類活動碳排放?？刂坪蜏p少碳的排放指的是要控制人類活動的碳排放行為［11］。這種方式為從碳源上采取措施。減少碳的排放還可以從碳匯上抓取。碳匯方式有林業(yè)碳匯、漁業(yè)碳匯、海洋碳匯、土壤碳匯等。碳匯固碳也是減少CO2的主要路徑。

有許多學(xué)者分別向從碳匯固碳及碳源減碳開展了碳排放和生物多樣性關(guān)系的研究。那么這兩種方式與生物多樣性的關(guān)系如何呢？

2.1 碳源減碳與生物多樣性關(guān)系

從碳源上減少碳排放應(yīng)該要采取的措施有：能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，節(jié)能減排技術(shù)創(chuàng)新等措施［11-12］。這些舉措在實(shí)現(xiàn)減排的同時也間接地減少了對自然生態(tài)環(huán)境的干擾和破壞，保護(hù)了生物多樣性。能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的根本途徑，細(xì)分能源部門的排放可以發(fā)現(xiàn)，發(fā)電業(yè)產(chǎn)生的碳排放約占總體碳排放的37.6％，是最大的碳排放來源，用清潔能源替代火力發(fā)電，將成為實(shí)現(xiàn)碳中和的重要手段。要大力發(fā)展可再生能源，優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，積極建立清潔能源體系。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要措施。節(jié)能減排技術(shù)創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵［13］。這些舉措在實(shí)現(xiàn)減排的同時也間接地減少了對自然生態(tài)環(huán)境的干擾和破壞，保護(hù)了生物多樣性。

由圖3可知碳源減碳與生物多樣性關(guān)系。氣候變化損害生物多樣性，氣候已經(jīng)是生物多樣性喪失的主要驅(qū)動力之一。同樣CO2等溫室氣體的排放是導(dǎo)致氣候變化的主要因素。所以減少碳排放會使氣候變化往好的方向發(fā)展并對生物多樣性有著正向反饋的作用。

2.2 碳匯固碳與生物多樣性關(guān)系

在大力發(fā)展能源轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)減排技術(shù)的同時，致力于發(fā)掘生態(tài)系統(tǒng)固碳的潛力。碳匯主要方式有林業(yè)碳匯、漁業(yè)碳匯、濕地碳匯、土壤碳匯等。多數(shù)研究認(rèn)為生物多樣性與碳匯固碳的正相關(guān)性， 生物多樣性可以通過提高森林生產(chǎn)力增加碳匯，可以調(diào)節(jié)全球碳平衡，有效緩解氣候變化維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定，保護(hù)物種的自然棲息

地;采取固碳措施也會為保護(hù)生物多樣性有正反饋的作用［14］。

如圖4所示，可以看到林業(yè)碳匯、漁業(yè)碳匯、濕地碳匯、土壤碳匯這幾種碳匯固碳方式會減緩氣候變化使生物多樣性增加，同時在采取一些漁業(yè)和林業(yè)碳匯方式時也可以直接使生物多樣性增加。林業(yè)碳匯是指利用森林的儲碳功能，通過植樹造林、加強(qiáng)森林經(jīng)營管理、減少毀林、保護(hù)和恢復(fù)森林植被等活動，吸收和固定大氣中的CO2，植樹造林能直接增加生物多樣，并且加強(qiáng)森林經(jīng)營管理對能保護(hù)生物的棲息地，保護(hù)生物多樣性。漁業(yè)碳匯就是指通過漁業(yè)生產(chǎn)活動促進(jìn)水生生物吸收水體中的CO2，并通過收獲把這些碳移出水體的過程和機(jī)制，如人工魚礁、增殖放流以及捕撈漁業(yè)等。增殖放流能使海洋生物更加豐富;人工魚礁改善海域生態(tài)環(huán)境，營造海洋生物棲息的良好環(huán)境，保護(hù)海洋生物多樣性。這幾種碳匯方式的效力如表1所示。

陸地和海洋是地球重要的碳匯，每年吸收全球約一半的碳排放量。生物多樣性對于減少CO2的排放以及減緩和適應(yīng)氣候變化至關(guān)重要：陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)在增強(qiáng)對氣候變化的復(fù)原力、調(diào)節(jié)氣候和充當(dāng)碳匯方面發(fā)揮著重要作用。

2.3 植樹造林減碳與生物多樣性的關(guān)系

林業(yè)碳匯中植樹造林、植被恢復(fù)等措施固碳與生物多樣性之間有著復(fù)雜聯(lián)系［20］。在造林時生物多樣性植物將比樹木單栽培隔離更多的碳，也就是說存在碳生物多樣性的權(quán)衡。

大多數(shù)研究都能證明多樣性植物將比樹木單栽培隔離更多的碳。Lars Gamfeldt等研究發(fā)現(xiàn)5個樹種的生物量相比1個樹種要高出50％左右［21］。Martin Barrufol等參考了很多相關(guān)文獻(xiàn)分析指出：物種均勻度會推動生產(chǎn)力-生物多樣性之間的關(guān)系，單品種栽培生產(chǎn)力比混合種植低出23.7％ ［22］。Wang Chao等通過對83個天然草地和人工草地研究中811對植物混合和單一栽培的配對觀察進(jìn)行全球薈萃分析，研究結(jié)果表明，草地植物物種多樣性與碳屬性之間存在正相關(guān)關(guān)系［23］。生物多樣性植物將比樹木單栽培隔離更多的碳，存在碳生物多樣性的權(quán)衡這一結(jié)論也是被大多專家證實(shí)的。但在查閱資料時發(fā)現(xiàn)這個結(jié)論也被一小部分專家否定。Staples 等利用從澳大利亞386個植樹項(xiàng)目收集的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，澳大利亞森林和林地的生產(chǎn)力與物種和功能多樣性無關(guān)［24］。Bonner等在對48項(xiàng)亞熱帶和熱帶研究的全球數(shù)據(jù)進(jìn)行的薈萃分析中發(fā)現(xiàn)，與次生林相比樹木單栽培（人工林）的地上生物量更高［25］。項(xiàng)目的不成熟（即≤20年）和研究區(qū)發(fā)展畜牧業(yè)都是可能造成與結(jié)論有偏差的原因。

由圖5可知，不同的學(xué)者得出的結(jié)論不同，但總體來說現(xiàn)有的證據(jù)表明在植樹造林時促進(jìn)生物多樣性會有利于碳儲存［26-29］。此外，植物多樣性對碳儲存也有其他好處，比如增加土壤碳儲存、穩(wěn)定性和對抗干擾的生態(tài)恢復(fù)力［30-33］。

目前，人工林幾乎完全被種植為單一栽培，但是樹木混合栽培的效果更好。樹木和灌木的多樣化混合種植可能儲存至少與樹木單一栽培一樣多的碳。多樣化的原生森林通常比多樣性較低的森林表現(xiàn)出更大或相似的樹木生物量或生產(chǎn)力;多樣化的木本植物和為動物提供了棲息地，也可以更好的保護(hù)生物多樣性［34-36］。

3 減碳、固碳理念及對策

力爭2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的莊嚴(yán)宣告，彰顯了我國應(yīng)對氣候變化的擔(dān)當(dāng)與信心，進(jìn)一步明確了我國堅(jiān)持綠色發(fā)展的道路選擇。習(xí)近平總書記指出，“新時代新階段的發(fā)展必須貫徹新發(fā)展理念”。我國進(jìn)入新發(fā)展階段、構(gòu)建新發(fā)展格局的一項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù)是做好碳達(dá)峰碳中和工作，必須突出新發(fā)展理念的引領(lǐng)作用。無論是應(yīng)對氣候變化還是物種滅絕的危機(jī)時，都需要將不同的情況相結(jié)合，形成應(yīng)對措施，這樣才能產(chǎn)生“1+1＞2”的協(xié)同效應(yīng)［37-38］?！皽p”就是減排放。減碳理念在于要加強(qiáng)研發(fā)和推廣節(jié)能技術(shù)、環(huán)保技術(shù)、低碳能源技術(shù)?！肮獭本褪枪潭ㄌ?。將空氣中的碳固定下來，不再發(fā)揮溫室效應(yīng)。增加植被覆蓋度，通過光合作用將空氣中的碳固定到生物體中，既提升植被覆蓋率改善環(huán)境，同時又捕獲碳。

控制CO2排放緩解氣候變化有兩大主要對策。首先是提高能源效率，減少能源消耗，減少工業(yè)和能源領(lǐng)域的CO2排放，也就是減少和控制碳排放。大力發(fā)展可再生能源，如光能、水能這些清潔能源。這些舉措在實(shí)現(xiàn)減排的同時也間接地減少了對自然生態(tài)環(huán)境的干擾和破壞，保護(hù)了生物多樣性［39］。其次，保護(hù)修復(fù)森林、草原、濕地等，增加對CO2的吸收，即固碳。生態(tài)系統(tǒng)保碳增匯會發(fā)揮直接的正向影響。通過自然保護(hù)地和一些生態(tài)工程建設(shè)增碳促匯，很好地契合了現(xiàn)在比較提倡的“基于自然的解決方案”，也就是為實(shí)現(xiàn)碳中和采取了眾多有助于保護(hù)、恢復(fù)和管理生態(tài)系統(tǒng)，又能惠及人類的舉措。這些措施既利于減緩氣候變化、同時也有利于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、保護(hù)生態(tài)環(huán)境和生物多樣性，一舉多得［6，40］。

4 結(jié)語

目前關(guān)于生物多樣性減碳之間關(guān)系的理論分析和實(shí)證研究表明，生物多樣性減碳之間彼此存在正向相關(guān)關(guān)系，碳源減碳和碳匯固碳可緩解氣候變化對自然生態(tài)環(huán)境的干擾和破壞，對生物多樣性保護(hù)有積極作用。合理利用生物多樣性的優(yōu)勢可以提高森林生產(chǎn)力，增加碳匯和其他生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，控制大氣中CO2的含量。

自然生態(tài)資源對碳中和的貢獻(xiàn)不容忽視，如何更好地發(fā)揮和改善其生態(tài)碳匯功能顯然需要更多的研究。目前減碳和生物多樣性的關(guān)系的認(rèn)識還非常粗淺。從上述分析中可以看出，盡管國內(nèi)外開展了大量研究，但仍存在一些問題和挑戰(zhàn)。今后可以從以下幾個方面進(jìn)行深入研究：①一些緩解氣候變化的解決方案可能會損害生物多樣性，氣候和生物多樣性之間的權(quán)衡取舍仍然是討論中的一個關(guān)鍵盲點(diǎn);②在生物多樣性保護(hù)方面，以營建人工林為方法的森林恢復(fù)可能抑制了限制天然林恢復(fù)、擠占生物多樣性恢復(fù)空間的作用，生物物種可能會越來越少;③新型能源和低碳產(chǎn)業(yè)的技術(shù)原理仍需創(chuàng)新突破。這些都是未來值得深入探討的領(lǐng)域。

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（編 輯 亢小玉）