中国潜在造林工程对畜牧业生产的显著影响及碳汇-生计平衡策略研究

为解决全球气候变化背景下造林工程与畜牧业发展的矛盾，中国科学院研究人员通过整合随机森林回归模型(RF)和LPJ-GUESS模型，系统评估了中国潜在造林区域对碳储存和畜牧业生产的影响。研究发现，中国潜在造林面积达4320万公顷，可固存1.58 Pg C碳汇，但将导致4.7%牛肉和0.8%羊肉年产量损失。该研究为平衡碳减排与粮食安全提供了关键科学依据，成果发表于《Geography and Sustainability》。

　　

在全球气候变化的严峻形势下，森林恢复被视为缓解温室气体排放的重要策略。然而，大规模造林工程可能侵占牧场用地，威胁畜牧业生产和当地居民生计。中国作为全球最大的二氧化碳排放国，近年来实施了"退耕还林"等重大生态工程，但缺乏对畜牧业影响的系统评估。这种矛盾在干旱半干旱区尤为突出——这些区域既是造林潜力区，又是传统牧区，亟需科学量化两者的权衡关系。

为回答这一关键问题，中国科学院的研究团队开展了开创性研究。通过整合机器学习模型与生态系统过程模型，首次系统评估了中国潜在造林区域对碳储存和畜牧业生产的双重影响。研究发现中国具有4320万公顷高置信度造林潜力区，相当于现有森林面积的19.6%。若全部造林可使森林覆盖率提升至27.4%，并新增1.58 Pg C碳汇（其中地上生物量1.13 Pg C，地下生物量0.45 Pg C）。然而，这将侵占10.3%的优质牧场，导致每年减少340万吨牛肉和9万吨羊肉产量，对食物供应体系造成显著冲击。

研究采用多方法学交叉验证：1）基于世界气候数据库和土壤网格数据的随机森林回归模型(RF)预测1km分辨率潜在森林分布；2）使用LPJ-GUESS动态全球植被模型模拟0.5°网格的植被演替过程；3）结合ESA CCI土地利用数据和FAO全球牲畜分布图(GLWD)量化牧场损失；4）采用50km半径局部平均法估算碳密度，避免传统生态区划法的偏差。

3.1 中国潜在造林区分布特征
模型预测显示，中国潜在造林区集中分布在胡焕庸线两侧的西南、西北和华北地区，其中四川、西藏和新疆潜力最大。气候情景分析表明，SSP1-RCP2.6情景下造林潜力较历史条件增加16.7%，而SSP5-RCP8.5情景仅增加11.2%，反映气候变化对造林可行性的显著影响。

3.2 碳储存潜力评估
碳汇能力呈现明显地域差异：西南地区占总量65.9%（1.04 Pg C），西藏以505.18 Tg C的潜力位居各省之首。值得注意的是，云南虽造林面积仅为青海的43%，但碳汇潜力达其3倍，凸显生态区碳密度差异的重要性。

3.3 对畜牧业的影响机制
空间叠加分析显示，造林将导致2810万公顷牧场损失（占全国10.3%），其中牛、山羊和绵羊牧场分别减少7.9%、4.9%和4%。这直接转化为每年510万头牲畜减产，使畜牧业温室气体排放降低3.43 Mt CO₂-eq（主要为CH₄和N₂O），但仅相当于固碳效益的2.4%。

3.4 保护情景的平衡效应
研究提出三级牧场保护方案：严格保护将损失65%造林机会，但可完全避免畜牧业损失；适度保护（牲畜密度≥1000头/km²区域）能在保留70%碳汇潜力同时，减少82%牲畜损失，为政策制定提供量化依据。

该研究突破性地揭示了造林工程的"双刃剑"效应：虽然能显著提升碳汇能力，但会威胁牧区民生和经济。通过多模型融合与高精度空间分析，首次量化了中国造林-畜牧的权衡关系，为《国家林草保护发展规划（2021-2035）》提供了关键科学支撑。研究强调，未来生态工程需采用"精准保护"策略，在碳汇热点区与高产值牧场间寻求平衡，这对实现碳中和目标同时保障食物安全具有重大战略意义。模型预测的不确定性主要来自土壤有机碳估算和牲畜密度假设，后续研究可通过长期定位观测和动态载畜率模型加以完善。