青藏高原草地保护在气候减缓中的成本效益高于修复

《Environmental Impact Assessment Review》：Higher cost-effectiveness of grassland conservation than restoration for climate mitigation on the Qinghai-Tibetan Plateau

　　

摘要

准确评估高寒草地的碳封存对于确定有效的土地管理方案至关重要。青藏高原（QTP）拥有世界最大的高寒草地，并已实施了大规模的草地生态保育与恢复（GECR）。然而，这些保育和恢复工作在气候减缓潜力方面的时空变化仍存在较大不确定性，从而阻碍了最优土地管理策略的识别。为应对这些不确定性，我们应用统一的评估框架分析了2000年至2100年间青藏高原GECR对气候减缓的时空影响。结果表明，在整个研究期间，青藏高原中部和西部始终构成主要的气候减缓热点区域，在所有评估时段展现出最大的减缓潜力。从2000年到2020年，历史草地恢复覆盖机会面积为2.6百万公顷，估计产生3.9–4.1 TgCO₂ yr^?1的碳封存效益，其中约90%归因于土壤有机碳积累。到2100年，在SSP4–3.4情景（一种以低减缓挑战和高适应挑战为特征的不平等路径）下，草地保护可在全部8.3百万公顷机会面积上实现最大6.1 TgCO₂ yr^?1的减缓潜力，而草地恢复可在全部6.4百万公顷机会面积上实现3.9 TgCO₂ yr^?1。考虑经济可行性，草地保护到2050年可在10 USD MgCO₂^?1的成本下提供1.9–8.5 TgCO₂ yr^?1的气候减缓效益，而草地恢复仅能封存0.3–0.4 TgCO₂ yr^?1。在100 USD MgCO₂^?1的成本下，几乎可实现草地保护的全部潜力（2.1–8.5 TgCO₂ yr^?1），而草地恢复将达到1.5–2.5 TgCO₂ yr^?1，相当于其最大潜力的43.8–64.2%。总体而言，这些发现凸显了青藏高原GECR的显著减缓潜力，并表明草地保护相比恢复具有更高的经济可行性。

引言

在快速全球气候变化的背景下，评估高寒草地的气候减缓潜力对于优化土地管理策略至关重要（Sha等人, 2022; Zhang等人, 2025a）。作为世界最大高寒草地分布区的青藏高原（QTP），具有较低的人为碳排放和较大的生态系统碳储量特征（Chen等人, 2022; Wang和Piao, 2023）。然而，由于气候变化和人类活动，青藏高原草地在近几十年退化加剧（Gao等人, 2025; Ren等人, 2025; Wang等人, 2022a; Zhao等人, 2025），威胁着该区域的碳储存能力（Chen等人, 2014; Liu等人, 2018; Wang等人, 2024a）。生态保育和恢复项目构成中国应对这些挑战的主要政策回应（Bryan等人, 2018; Lu等人, 2018; Wang等人, 2025a）。例如，在青藏高原建立的国家公园体系连同草地恢复项目（Fu等人, 2023），有效促进了植被恢复（Cai等人, 2025; Fu等人, 2024）。然而，关于这些工作在气候减缓效益方面的全面时空证据仍然有限。鉴于高寒地区生态恢复需要大量投资（Dong等人, 2024），这一知识缺口可能制约未来草地保护和恢复决策的优化。

气候减缓评估已取得重大进展，但方法论的不一致性继续限制着结果的可比性。涡动相关法直接测量生态系统与大气之间的二氧化碳交换（Xiao等人, 2025），但无法充分区分人为干扰的影响（Piao等人, 2022a）。相比之下，生态系统模型能够定量分析自然因素和人为因素对碳汇动态的各自贡献。然而，这些模拟的准确性很大程度上取决于模型结构和参数（Peng等人, 2025; Xia等人, 2025）。另一种常见方法是InVEST模型，该模型需要较少的参数，已被广泛用于评估土地利用变化的碳封存效应（Li等人, 2023; Mengist等人, 2023; Xu等人, 2025）。尽管如此，这种方法可能无法充分表征碳变化的空间差异，因为它对每种土地利用类型分配统一的碳参数（Wang等人, 2025b; Wang等人, 2025c）。

自然气候解决方案（NCS）是旨在增强碳储存和减少温室气体排放的土地基策略。NCS评估有助于估算通过保育和恢复计划可实现的气候减缓效益，同时识别不同空间尺度和景观的最大减缓潜力（Griscom等人, 2017）。然而，以往主要基于规划数据的NCS评估通常缺乏气候减缓的空间显性信息（Lu等人, 2022）。此外，依赖固定参数的粗尺度NCS评估常常忽视精细尺度的空间异质性，可能导致有偏或误导性的结论。因此，在解决粗尺度空间数据局限性的同时，通过统一评估标准确保结果的可比性仍是一个重大挑战。

为填补这些空白，我们以QTP为案例研究，基于自然保护协会开发的《自然气候解决方案手册》建立统一的气候减缓核算框架。随后，我们通过结合粗尺度碳储量数据与地面观测来细化区域碳参数，以应对空间数据局限性。此外，鉴于GECR需要大量投资，我们进行了经济分析以评估未来气候减缓的可行性。本研究有两个主要目标：(1)量化2000年至2020年QTP上GECR的历史碳封存；(2)预测2020年至2100年多种情景下GECR具有成本效益的气候减缓潜力。

章节摘录

研究区域

青藏高原位于中国西南部（25°59′N-39°49′N, 73°19′E-104°47′E），平均海拔超过4000米，总面积约260万平方公里，占中国国土总面积的26.8%（图1）。被称为世界屋脊和第三极（Li等人, 2024），该高原具有典型的高山气候特征，包括强太阳辐射、降水季节变化显著、年均温低和昼夜温差大（Shen等人

历史GR的气候减缓潜力

文献估算和空间分析产生了大致一致的空间模式和大体可比的量级估计（图2）。QTP上的历史GR表现出显著的空间异质性，西北地区估计的碳封存远高于东南地区（图2a-c, e-g）。两种方法之间存在轻微的空间差异：文献估算表明北方地区的SOC封存更高（

高山草地管理的意义

我们的时空发现表明，未来十年是优化土地管理以最大化QTP上GECR气候减缓效益的关键窗口期。在预期实施轨迹下，GECR的总体减缓潜力预计在2030年左右达到峰值（图3），此后两种途径的相对贡献将分道扬镳。随着以国家公园为中心的保护地系统持续扩展（Chen等人, 2024），...

结论

为应对缺乏用于优化草地管理的气候减缓潜力空间显性信息的问题，我们开发了一个统一评估框架并将其应用于QTP。我们的预测表明，未来草地保育和恢复可能提供显著的气候减缓效益，主要热点集中在QTP的中部和西部。到本世纪末，在SSP4–3.4情景下，避免在保护地内将草地转变为裸地...

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，这些可能影响本文报告的工作。

致谢

本研究得到国家自然科学基金（42522105）和中国中央高校基本科研业务费专项资金的支持。

陈镜松|刘雁旭|卢楠|王晨曦|韩宇

北京师范大学地表过程与灾害模拟国家重点实验室，地理科学学部，北京 100875，中国