01研究背景
生物量是循环农业系统的基础。全球30亿棵树木中，有近三分之一生长在40亿公顷的郁闭森林之外，这些“森林之外的树木”很可能在改变小气候、冷却景观和增加水文循环方面具有超过其相对生物量的重要功能。森林外的树木部分生长在城市和城市周边环境，但大多数在农业和牧场，以及农林复合系统。在最近的IPCC土地利用报告表明，人们意识到复合农林和农用土地树木覆盖的增加与气候变化议程的相关性。大家广泛认为复合农林和农业用地树木覆盖的增加是改善农业生产系统的途径，减少碳排放，固定额外的碳，并将农业生产对环境的影响降到最低，具有环境、生态和社会经济的多重效益。
近期，Circular Agricultural Systems 在线发表了中国科学院昆明植物研究所许建初研究员团队题为 Global carbon sequestration potential of agroforestry and increased tree cover on agricultural land 的研究论文。
02研究方法
本文将Zomer等人（2016）基于IPCC Tier 1层级默认值估计的分析结果与Spawn和Gibbs的“IPCC Tier-1 Global Biomass Carbon Map for the Year 2000”的IPCC Tier 1层级碳密度估计进行了比较和更新，提供了最新的全球、区域和国家层面的农业用地生物量碳分析。然后，从Spawn和Gibbs图谱中提取的农业用地地上和地下生物量碳值用作2010年基线，使用之前的Tier 1层级方法，在两种土地利用变化情景下（1. 增量变化：对目前的做法进行渐进式改变，即在现有的或稍加改良的农业系统中增加树木覆盖率；2. 系统变化：转变为农林复合系统和将树木作为农业生产系统核心组成部分），从地上和地下生物量碳的角度，进一步分析了在农业系统中增加树木覆盖的潜在缓解效益。
03研究结果
Zomer等人（2016）的研究结果表明，现有的树木覆盖对国家、区域和全球农业用地的碳库做出了主要贡献，2010年全球农业用地上的总生物量约为47.37 PgC，比十年前增加了2.07 PgC（4.6%），其中树木对全球总量的贡献 >75%（36.29 PgC）。而Spawn和Gibbs图谱全球农业用地上的总生物量得出48.45 Pg C，二者结果相差不超过2%。2010年的更新数据中包括森林在内的所有土地利用的全球总碳值显著较低，这表明之前的Tier 1层级图谱高估了泛热带地区和一些南温带地区的地上碳。
表1 Zomer等人2010年基于IPCC Tier 1的农田地上和地下生物量估算值与Spawn 和Gibbs碳密度估计的比较
在增量变化情景下（图1），在目前低于各自分层碳区中位数的区域，树木覆盖增加10%，全球范围内近45%的农业用地将受到影响（图2）。将该情景推广到所有农用地，结果表明在全球范围内，树木覆盖每增加1%，农业用地的生物量碳就会增加1.83 Pg C（表2）。生物量碳的增加因区域而有很大差异，受到生物气候条件的严重影响（图3 a）。在所有国家中（图3 b），巴西（0.34 Pg C）显示出迄今为止最大的生物量增长潜力（表2），其次是印度尼西亚（0.14 Pg C）和印度（0.13 Pg C）。
图1 树木覆盖率高于和低于树木覆盖率中值的农业区，在每个网格单元内，分别为生物气候层，即碳和干旱区组合（n=495层）
图2 在农业用地树木覆盖增加的潜在碳固存地理空间模型中地上和地下生物量碳的增加
表2 在所有农业用地上地上和地下生物量碳增加，森林覆盖率分别增加1%、5%和10%，ND显示出前15个潜在增加最大的国家
图3 地上和地下生物量碳的增加，各国家所有农业用地的树木覆盖率（a）按区域（b）增加10%
整个系统变化情景的范围内，将全球树木覆盖仅增加到50百分位（即中位数），将增加全球树木覆盖近1.9%至16.3%，使地上和地下固定的生物量增加近5.3 PgC（表3）。达到70百分位需要全球树木覆盖增加4.8%，将使固定量超过12.5 PgC。而广泛采用的复合农林的做法主要实现80百分位水平，会增加全球树木覆盖近8%，超过19 PgC将被固定在农业景观的树木组分中。地理空间结果的空间相关制图（图4）清楚地说明了区域内高于和低于潜在树木覆盖面积（70百分位）的地区分布。
表3 农业用地地上和地下生物量碳的增加
图4 2010年农业用地上的树木覆盖率与农林复合型农业系统系统性变化的潜在树木覆盖率的比较
04研究结论
在农业景观中增加树木可以帮助许多国家，包括热带和温带国家，满足其NDC的很大一部分目标，同时有助于适应气候变化。广泛采纳和采用复合农林也可以解决全球粮食体系根本转型的迫切需求，特别是对单一耕作和工业化农业来说。然而，对现有农业用地的增量变化可以在短期内启动这一进程，并产生显著的缓解效果，为实现系统变化提供途径。这将需要从全球到国家和地方各级改善政策环境和积极的政策（和财政）支持，以促进广泛实施和采用，并面对一系列艰巨的挑战，其中最重要的是需要适当的农林复合技术，这些技术可以在小型农场到大型工业农业生产系统和景观中的各个尺度实施，并且与全球、区域和国家核实碳核算的监测系统并行。
原文链接：
https://doi.org/10.48130/CAS-2022-0003
Circular Agricultural Systems是一本开放获取的期刊，致力于传播绿色、低碳、循环农业系统领域研究进展，专注于发表本领域原创研究文章、综述、方法和观点等。主题范围包括但不限于水、土、气、生（生物与生物质）及可再生与不可再生能源的使用；农林牧复合系统及其物种对环境胁迫的响应与适应；农业病虫害综合治理与植物保护；农林牧废弃物与畜禽粪污综合利用，以及食物链管理与厨余处理等绿色技术与社会文化。本刊由山地未来与Maximum Academic Press联合出版，期刊主编由中国科学院昆明植物研究所许建初研究员担任。
期刊官网：
www.maxapress.com/cas
投稿链接：
mc03.manuscriptcentral.com/ciras
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