中国人工林扩张的时空模式及其促进碳汇增强的驱动机制（2005–2019年）

《Land Use Policy》：Spatiotemporal patterns of artificial forest expansion and their driving mechanisms for carbon sink enhancement in China (2005–2019)

中国人工林碳汇增量评估与驱动因素研究，2005-2019年分析显示人工林扩张热点南移西扩，净碳汇增量（CSIB）较传统方法高26.8%，机器学习识别土壤侵蚀、温度、土壤pH和NDVI为关键驱动因素，东北及西南地区效率最高。

　　在中国，人工林的扩张一直是应对气候变化和生态恢复的重要手段。近年来，随着全球对碳中和目标的重视，中国也积极推动大规模的人工林建设，以增强森林碳汇能力。然而，如何科学地评估人工林在碳封存方面的效益及其时空有效性，仍然是一个值得深入探讨的问题。本研究旨在通过分析2005年至2019年间中国人工林的扩张情况，以及其带来的碳封存增量效益（Carbon Sink Increment Benefit, CSIB），从而为未来的人工林规划和碳管理提供科学依据。

人工林的碳封存效益不仅取决于其面积的增加，还与土地利用变化、植被类型、环境条件等多种因素密切相关。因此，研究不仅关注人工林的扩张趋势，还试图揭示其在不同地区之间的差异性，以及这些差异背后的主要驱动因素。通过综合运用多种数据分析方法，包括机器学习回归模型，本研究能够更准确地量化人工林带来的碳封存增量效益，并评估其在不同省份的投入产出效率。

从2005年到2019年，中国的人工林面积经历了显著的变化。总体来看，人工林的扩张呈现出明显的时空动态特征。在空间分布上，人工林的种植热点发生了从北到南、从东到西的转移。这种变化可能与不同地区的生态条件、政策导向以及土地利用需求等因素有关。例如，北方地区可能因为退化土地的恢复需求而优先发展人工林，而随着政策的调整和生态意识的提升，南方和西部地区逐渐成为人工林建设的重点区域。在时间维度上，人工林的扩张速度和区域分布均存在变化，反映出中国在不同阶段对人工林建设的策略调整。

研究结果表明，中国的人工林建设在碳封存效益方面表现出显著的优势。相较于传统的评估方法，仅考虑新种植林地的绝对碳汇量，本研究提出的碳封存增量效益（CSIB）指标能够更全面地反映人工林建设对碳循环的贡献。数据显示，中国的人工林建设带来的碳封存效益比传统方法高出26.8%。这一结果强调了在评估人工林碳汇能力时，应更加关注其对整个碳循环的增量影响，而不仅仅是新林地的碳吸收能力。

在效率分析方面，研究发现，人工林建设效率最高的地区主要集中在东北和西南地区。东北地区可能由于其适宜的气候条件和丰富的土地资源，能够更有效地利用人工林进行碳封存。而西南地区则可能受益于其独特的地形和生态多样性，使得人工林在碳封存方面表现出较高的效率。值得注意的是，不同地区的效率差异不仅与自然条件有关，还受到政策支持、技术应用和管理措施等人为因素的影响。

为了更深入地理解这些效率差异，本研究采用了机器学习回归方法，分析了土壤侵蚀程度、温度、土壤pH值以及归一化植被指数（NDVI）等关键因素对CSIB的影响。土壤侵蚀程度可能与土地利用方式和管理措施密切相关，而温度和土壤pH值则直接影响植物的生长和碳吸收能力。NDVI作为衡量植被覆盖度的重要指标，能够反映植被健康状况和生长潜力，从而对碳封存效益产生影响。这些因素的综合分析有助于识别人工林建设中影响碳封存效益的关键变量，为未来的人工林规划提供科学指导。

在中国的国家气候缓解计划中，扩大森林面积和增强森林碳汇能力被视为实现碳中和目标的重要策略。然而，目前对于人工林碳汇效益的评估仍然存在一定的局限性。大多数现有研究主要关注人工林作为森林的一部分，评估其整体的碳汇能力和生产力，而忽略了人工林建设过程中土地利用变化对碳循环的动态影响。因此，本研究提出了一种新的评估框架，通过量化人工林建设带来的碳封存增量效益，弥补了传统方法的不足。

人工林的建设不仅改变了土地利用格局，还对区域生态系统产生了深远影响。例如，不同树种的种植可能会影响森林的碳吸收能力，而森林管理方式的变化也可能导致碳汇效益的波动。此外，土地利用变化还会通过地气相互作用影响气候，从而进一步改变碳通量。因此，在评估人工林碳汇效益时，必须综合考虑这些复杂的生态和环境因素。

尽管中国在人工林建设方面取得了显著成就，但其碳封存效益的评估仍需更加精细化和系统化。本研究通过引入CSIB这一新的指标，不仅能够更准确地反映人工林建设对碳循环的贡献，还能够揭示不同地区在碳封存效益上的差异。这种差异性的识别对于优化未来的人工林布局和管理策略具有重要意义。例如，针对效率较低的地区，可以通过改善土地利用方式、优化树种选择和加强森林管理来提升其碳封存能力。

此外，本研究还强调了人工林建设过程中需要关注的生态和社会因素。例如，人工林的建设可能会对当地生物多样性产生影响，因此在规划过程中应充分考虑生态系统的整体健康状况。同时，人工林的建设和管理也需要与当地社会经济条件相结合，以确保其可持续性和长期效益。因此，未来的人工林规划应更加注重生态与社会的平衡，实现环境保护与经济发展之间的协同。

在中国这样一个拥有广阔土地和多样生态环境的国家，人工林的碳封存效益评估具有重要的现实意义。通过本研究的分析，可以为政策制定者提供科学依据，帮助其更好地理解和利用人工林的碳汇潜力。同时，研究结果也能够为相关领域的学者提供新的视角和方法，推动对人工林碳汇效益的进一步研究。

总体而言，本研究不仅揭示了中国人工林建设的时空动态特征，还通过引入CSIB指标，提供了对人工林碳封存效益的全新评估方法。研究结果表明，人工林的建设在提升碳封存效益方面具有重要作用，但其效果受到多种因素的影响。因此，未来的人工林规划和管理应更加注重科学性和系统性，以实现更高效的碳管理目标。这不仅有助于中国实现碳中和目标，也为全球应对气候变化提供了有益的经验和借鉴。