中国森林倡议的可持续性关联效应研究

《Nexus》：Sustainability nexus in China’s forestation initiatives

本研究针对大规模造林可能加剧土地竞争、影响可持续发展目标协同的难题，构建了"可持续性关联"框架，集成GCAM、InVEST和GLOBIO模型，系统评估了中国实现30.7%森林覆盖率目标的多维影响。研究发现造林虽能形成18.1 Pg C的碳汇，但土地转换抵消近三分之二效益，同时会引发粮食价格上涨，导致3440万人口面临饥饿风险。该研究为平衡生态修复与粮食安全的政策制定提供了科学依据。

　　

在全球气候变化背景下，森林作为重要的碳汇和生物多样性保护区，被广泛视为实现碳中和目标的关键自然解决方案。中国作为全球造林规模最大的国家，通过"退耕还林"等工程取得了显著成效，并计划到2050年将森林覆盖率提升至30.7%。然而，大规模造林在带来生态效益的同时，也可能引发土地资源竞争，对粮食安全、水资源分配等可持续发展目标产生复杂影响。这种多维度的权衡关系尚未得到系统量化，成为当前研究的重要空白。

为深入探究这一问题，研究团队在《Nexus》期刊发表了题为"Sustainability nexus in China's forestation initiatives"的研究论文，创新性地构建了"可持续性关联"分析框架。该研究通过整合经济-能源-土地-水-气候系统模型（GCAM）、生态系统服务评估模型（InVEST）和生物多样性模型（GLOBIO），建立了包含12项指标的评价体系，全面评估了中国造林政策对生态系统服务、粮食安全、能源转型、减排成本和水资源消耗的多维影响。

在研究方法的运用上，团队主要采用了三大关键技术：一是利用全球变化评估模型（GCAM）模拟土地利用与能源经济的动态交互作用；二是通过空间降尺度模型（Demeter）将国家尺度结果转化为0.5°网格数据；三是结合改进的联合国粮农组织（FAO）饥饿风险评估方法，量化了粮食价格波动对低收入人群的营养影响。这些方法的综合运用使得研究能够从系统层面捕捉造林政策的连锁反应。

土地竞争加剧

研究发现，不同情景下的土地利用变化呈现显著差异。在参考情景（REF）下，为满足肉类和乳制品需求增长，约3000万公顷天然草地被转为人工牧场。而在碳中和（NetZero）和造林（Afforest）情景下，土地压力从消费驱动转向减排驱动。特别是为实现30.7%森林覆盖率目标，需要将2940万公顷牧场、1170万公顷生物质种植园、940万公顷耕地和2460万公顷经营林转为非经营林。这种土地重分配还呈现出空间异质性，耕地呈现向西北地区转移的趋势，这可能引发灌溉用水增加和农业温室气体排放上升的新问题。

气候变化缓解与生物多样性的协同效益

尽管存在土地竞争问题，造林仍能带来重要的环境协同效益。在生物多样性方面，以天然林扩张为核心的造林情景（Afforest）显著优于市场驱动的碳中和情景（NetZero）。研究通过平均物种丰富度（MSA）和栖息地质量（HQ）两项指标进行评估，发现造林情景能够逆转生物多样性丧失趋势，促进生态系统持续恢复。在大部分省份（如湖北、江西、广西等），栖息地质量改善明显，抵消了碳中和情景下的损失。仅新疆、甘肃、宁夏、河南和山东等省份的改善效果相对有限。

可持续性关联的隐含权衡

当从系统视角评估造林对可持续发展目标（SDGs）的影响时，研究揭示了重要的权衡关系。在气候效益方面，2020-2100年间造林情景的总碳汇规模（18.1 Pg C）是碳中和情景（2.4 Pg C）的7倍以上。然而，关键发现是土地竞争显著制约了土地利用、土地利用变化和林业（LULUCF）部门的净气候效益。新造林地主要向草地和牧场扩张，这些土地转换破坏了现有地上生物量和土壤碳库，抵消了近三分之二的碳吸收增益，导致LULUCF部门到2100年仅实现5.6 Pg C的净碳移除。

在能源系统方面，造林情景将降低未来对生物能（-7%）和可再生能源（-1.5%）的需求。但由于土地竞争限制了人工生物质种植面积，生物能的边际生产成本上升，"影子价格"增加1-2%。从系统成本效益角度看，森林碳汇在中短期内仍是更经济的选择，可使碳价在整个世纪降低3.2%。

最明显的权衡出现在粮食系统。一方面，由于耕地减少，化肥（-5.9%）和灌溉用水（-2.4%）等农业投入随时间推移而下降。另一方面，在竞争性市场中稳定耕地保有量和实现负排放目标推高了作物价格，主粮和非主粮商品价格均上涨2.3%。这种价格变化将对低收入群体产生不成比例的影响。通过改进的FAO方法评估发现，与碳中和情景相比，造林情景将使额外3440万人口面临营养不良风险。

农业协同策略的有效性

研究进一步评估了三种农业措施与造林结合的协同效果：膳食结构转向（DietShift）、产量强化（YieldUp）和可持续耕地保护（SusCrop）。结果显示，针对性农业干预能显著缓解造林引发的可持续性权衡。其中，膳食结构转向产生的协同效益最为广泛，向植物性饮食转变可降低碳影子价格、减少水资源消耗，并显著缓解粮食不安全问题。在2020-2100年间，该情景能最大程度减轻造林带来的粮食安全压力，使累积营养不良风险人口减少1950万。

产量强化措施带来的效益相对有限，且在2060年后开始逆转，水和肥料使用量增加6%。而加强耕地保护能维持国内粮食生产，降低食品价格，提高低收入家庭的可负担性，使累积风险人口减少1.918亿，但这些收益是以碳汇减少（从18.1 Gt C降至10.1 Gt C）为代价的，同时伴随着用水量增加、碳影子价格上升和可再生能源需求增长。

研究特别指出，中国粮食系统的关键挑战在于非主粮消费的快速增长，特别是大豆、乳制品和牛肉消费的激增，以及日益增长的进口依赖。尽管加强小麦、水稻和玉米生产以及严格的耕地保护可以增强主粮自给能力，但这些措施可能无法满足不断升级的非主粮食品需求。因此，膳食转型具有独特作用：将消费转向植物蛋白能为缓解土地稀缺、排放负担和营养不平等提供最大的系统级缓解潜力。

研究的讨论部分强调，中国造林倡议虽能降低减排总成本，但除非将基于土地的负排放纳入排放交易体系（ETS），否则成本优势的实际实现可能将部分财政负担转移给林业生产者和政府补贴项目。同时，尽管碳汇增强、碳价降低以及物种完整性和栖息地质量的显著改善凸显了造林推动SDG13（气候行动）和SDG15（陆地生物）的潜力，但这些环境协同效益伴随着重要的权衡。模型结果表明，大规模造林可能使食品价格上涨约2.3%，加剧与收入相关的差异，并使估计3440万人口面临营养不良风险。

研究建议通过政策创新确保包容性结果，例如发展耐荫经济作物和林农复合系统，这已在河南的杨树-小麦间作系统中进行试点，可以在保护碳储量的同时多样化农村收入。此外，营养指数化补贴（如购买券、现金回扣）可作为脆弱家庭应对食品价格波动的缓冲措施。

该研究开发的"可持续性关联"框架可扩展到追踪大多数基于土地的解决方案或限制措施，为面临复杂土地利用挑战的国家进行事前政策评估提供了重要工具。随着可比的高风险"土地挤压区"在欧洲、东南亚、南美和非洲出现，这些见解为完善全球造林承诺提供了及时参考。

研究最终得出结论，在土地资源日益紧张的背景下，中国实现2.577亿公顷森林覆盖目标虽能增加林业碳吸收18.1 Pg C，但到2100年LULUCF部门仅能封存5.6 Pg C。如果在忽略未来社会经济发展驱动的土地收缩的情况下，将这些乐观的碳吸收估算解释为负排放信用，可能会夸大"难以减排"部门的排放预算，创建误导性的碳中和路径。因此，需要将造林与互补性农业策略相结合，这种综合方法对于像中国这样人口规模大、经济发展重点与雄心勃勃的气候和生物多样性目标相交汇的国家尤为重要。