第九届青年地学论坛

为实现碳中和，人们期待森林碳汇倍增。不少研究基于自然和人为因素预测中国未来的森林碳汇将会增加22–67%。然而，这些预测结果可能过于乐观，因为他们并未考虑森林年龄对碳汇的影响。森林的碳汇潜力与净初级生产力（NPP）密切正相关，NPP在幼龄阶段迅速增加，在中龄达到峰值，在老龄阶段逐渐下降。导致老龄林NPP下降的主要机制是总初级生产力（GPP）和自养呼吸（Ra）随林龄减少，其中GPP的减少速度更快。中国自20世纪60年代以来进行了大规模的造林和再造林计划，森林覆盖率从14%增加到23%，目前大部分森林处于幼龄和中龄阶段，具有较高的碳吸收能力。如果不发生大规模的森林扰动，中国森林还能维持一段时间的高碳汇。但随着森林的自然衰老，降汇风险将显著增加。

中国森林主要分布在山区，受地形和人为因素的干扰，林分尺度较小（10²–100²平方米）。然而，目前中国林龄数据产品的空间分辨率均为1000米，远远大于林分尺度，不足以定量刻画中国的林龄结构并据此预测碳汇变化。例如，林龄为10年和60年森林的固碳潜力较低，但将它们平均时，林龄则为35年，对应的固碳潜力则可能翻倍。因此，需要与林分尺度相匹配的林龄分布图，以提高森林碳汇预测的可靠性。同时，我们也缺乏中国不同地区不同森林类型的生长曲线，难以更准确判断林龄将如何影响中国碳汇的未来走势。

为解决上述问题，本研究基于高分辨率（30 m）时间序列卫星遥感数据，联合森林扰动监测和机器学习，绘制了中国2019年30米分辨率的森林年龄分布图；并基于全国3121个样地调查数据、卫星遥感数据和森林清查数据，提取了不同地区不同森林类型的生长曲线；最后，联合降尺度得到的30米分辨率2000–2021年NPP数据，预测和评估了2022–2100年中国森林的增汇潜力和降汇幅度。结果表明，在不考虑未来气候和大气成分变化、人为和自然灾害影响下，受林龄结构的影响，当前中国森林的碳汇水平仅能维持15年，其后随林龄增加，固碳潜力将在2060–2100年下降8–17%，这预示着未来中国森林碳汇的减弱。通过选择性砍伐和实施新的或改进的造林来优化林龄结构，可能有助于缓解这一趋势。这一发现对区域和全球碳循环和气候预测非常重要，同时也对制定增强陆地碳汇的森林管理策略具有指导意义。