基于论文摘要，以下是一个突出论文主题并能吸引专业学者的中文标题： **中文标题**：整合环境保护与可持续食物系统的全球造林碳汇潜力评估：基于综合评估模型的土地利用权衡分析

《Land》：Global Afforestation Carbon Sequestration Potential Within an Integrated Environmental Protection and Sustainable Food System Framework

　　

造林是一项具有高潜力和成本效益的气候变化减缓策略，但其大规模实施引发了可持续性方面的担忧。造林需要大面积土地，可能与农业生产相冲突并影响粮食安全。此外，不适当的森林扩张，例如在自然开阔生境进行造林，可能减少非森林生物的栖息地并导致生物多样性丧失。本研究通过将环境约束和可持续食物系统转型纳入综合评估模型（Integrated Assessment Model，IAM）框架，评估了全球造林的减缓潜力。研究人员利用亚太综合模型（Asia-Pacific Integrated Model，AIM），包括AIM-Hub一般均衡模型和AIM-PLUM空间土地利用分配模型，评估了七个情景，涵盖生物多样性保护、土壤质量提升、膳食转变、食物浪费减少、贸易和灌溉集约化。研究发现，环境因素将最大造林碳汇潜力降低至2.13 GtCO₂ yr^?1，突显了考虑土地利用权衡的重要性。然而，可持续食物系统转型可实质性恢复这一减缓潜力，到2100年将基于造林的碳汇提高至5.01 GtCO₂ yr^?1。该潜力约90%可在低于50 USD tCO₂^?1的成本下实现。本研究强调了制定综合政策以平衡气候减缓与环境保护的必要性。

**论文解读：**

**一、研究背景与问题提出**

为在2100年前实现净零CO₂排放并将全球变暖控制在1.5 °C以内，预估需要从大气中移除100–1000 GtCO₂。造林作为一种具有高碳汇潜力和低至中等成本的陆基减缓策略，预估到2050年每年可固碳约1.1–3.3 GtCO₂，其成本远低于生物能源碳捕集与封存（Bioenergy with Carbon Capture and Storage，BECCS）或直接空气碳捕集与封存（Direct Air Carbon Capture and Storage，DACCS）等新型碳移除技术。

然而，大规模造林面临多重可持续性挑战。首先，造林需要大量土地，可能与农业生产形成竞争，威胁粮食安全——已有研究表明大规模造林情景可能使全球粮食价格到2050年上涨约80%，到2100年上涨四倍以上，并可能使营养不良人口增加约8000万至3亿。其次，不当的森林扩张可能侵占自然开阔生境，导致非森林生物栖息地丧失和生物多样性下降。目前存在的问题是：现有研究较少将环境约束（生物多样性保护、土壤质量）与食物系统转型（膳食转变、食物浪费减少、贸易与技术进步）两个对立力量共同纳入统一的评估框架，以系统评估全球造林在兼顾环境保护和粮食安全条件下的真实可行碳汇潜力及经济成本。

**二、研究内容与总体结论**

本研究将生物多样性保护和土壤保育这两类环境约束，与膳食转变、食物浪费减少、贸易开放和灌溉技术提升等可持续食物系统措施，共同纳入由AIM-Hub可计算一般均衡模型和AIM-PLUM空间土地利用分配模型组成的综合评估模型框架中，设定了七个情景，系统评估了全球造林碳汇潜力及其成本。研究发现，在全面环境约束下，全球最大造林碳汇潜力被限制在2.13 GtCO₂ yr^?1（累计124 GtCO₂）；但当可持续食物系统措施全面实施后，该潜力可恢复并提升至5.01 GtCO₂ yr^?1（累计323 GtCO₂），其中约90%可在低于50 USD tCO₂^?1的成本下实现。这一发现揭示了将环境政策与食物系统转型统筹考虑对于有效发挥造林减缓气候变化潜力的重要意义。

**三、主要关键技术方法**

本研究的方法框架包含四个核心环节，所有情景的社会经济条件均基于"中间道路"SSP2共享社会经济路径。具体关键技术方法包括：（1）利用AIM-Hub一般均衡模型，基于SSP2情景假设，在不同情景下预测未来耕地、牧场、生物能源作物和森林的区域土地需求；（2）利用AIM-PLUM空间土地利用分配模型，基于利润最大化原则将区域土地需求降尺度分配至0.5° × 0.5°网格单元；（3）基于可持续性和生物物理标准筛选适宜造林土地——具体标准包括30年平均固碳速率超过0.5 tC ha^?1 yr^?1、土地在2100年前持续未被利用，并以全球森林面积增加3%的目标约束造林扩张速率；（4）利用Sohngen等人开发的木材产量函数结合IPCC农业生态区数据估算区域特定年龄依赖的森林生物量增长和碳汇潜力；（5）通过计算土地转换成本和监测成本构建空间显式的碳供给曲线以评估经济可行性。生物多样性保护区数据来源于世界保护区数据库（World Database for Protected Areas，WDPA）和关键生物多样性区域数据库（World Database of Key Biodiversity Areas，KBAs），退化土地信息来源于全球土地退化信息系统（Global Land Degradation Information Systems，GLADIS）数据集。

**四、主要研究结果**

**4.1 全球造林碳汇潜力**：无环境约束的基准情景下，全球造林到2100年可固碳4.10 GtCO₂ yr^?1（累计264 GtCO₂）。引入土壤质量提升后略降至3.70 GtCO₂ yr^?1；生物多样性保护的约束更强，降至2.90 GtCO₂ yr^?1；两者叠加（全面环境约束情景）则降至2.13 GtCO₂ yr^?1（累计124 GtCO₂）。这一下降主要源于高生产力土地因环境保护而被排除在造林之外。当可持续食物系统措施全面实施后，碳汇潜力可达5.01 GtCO₂ yr^?1（累计323 GtCO₂），增幅主要来自膳食转变和食物浪费减少所释放的牧草地。

**4.2 区域潜力差异**：基准情景下，巴西和南美洲其他地区是最大的造林碳汇供应区（各0.7 GtCO₂ yr^?1），合计占全球的34%，其次是非洲其他地区（0.58 GtCO₂ yr^?1，占14%）和东南亚（0.4 GtCO₂ yr^?1，占9%）。环境约束在巴西、南美洲和非洲等拥有大面积生物多样性保护区且土地适宜造林的地区影响最为显著；而在中国、印度、中东和亚洲其他地区等原本适宜造林土地有限的区域影响较小。可持续食物系统措施中南美洲获益最大（+0.21 GtCO₂/年），反映了其高肉类消费水平和由此释放的土地潜力。

**4.3 碳汇成本**：与基准情景相比，环境约束使碳供给曲线左移，表明相同价格下可获得的碳汇量减少。到2100年，基准情景在50 USD/tCO₂成本下可实现约3.9 GtCO₂ yr^?1的碳汇，全面环境约束下则降至约2.1 GtCO₂ yr^?1。可持续食物系统措施使供给曲线右移，在相同成本下可将碳汇提升至约4.8 GtCO₂ yr^?1。东南亚、巴西和美洲其他地区成本最低，加拿大、前苏联地区和欧洲其他地区成本最高。

**五、讨论与结论**

讨论部分指出，生物多样性保护因覆盖面积更大而构成最强约束，体现了碳移除最大化与生物多样性保护之间的权衡。土壤质量提升影响较小，因为退化土地虽能恢复生态系统，但树木生长较慢、碳积累较低。可持续食物系统能够补偿环境约束造成的碳汇潜力损失：膳食转变和食物浪费减少使全球造林碳汇潜力从2.13提升至3.70 GtCO₂ yr^?1（增幅约70%），这主要源于全球食物系统的互联性——高收入和新兴经济体的膳食转变降低了全球畜牧产品需求，从而在主要生产区域释放土地。贸易和技术进步进一步提升了约15%的碳汇潜力。但需求侧和供给侧措施存在交互作用，其组合效应呈现边际递减特征，表明可持续食物系统应被视为一个需求侧和供给侧措施协同的整合方案。

研究结论翻译如下：本研究通过将环境约束与可持续食物系统框架相结合，提供了一项关于全球造林碳汇潜力及其成本的全新综合评估。结果证明，环境保护可通过减少土地可用性显著限制造林碳汇潜力，其中生物多样性保护的影响大于土壤质量提升。相反，可持续食物系统措施——特别是膳食转变和食物浪费减少——可降低农业土地需求，为造林创造额外机会。总体而言，可持续食物系统转型可在不损害其他环境目标的前提下增强造林碳汇潜力。相对纳入环境保护的基准情景，可持续食物系统情景在2100年将累计造林碳汇增加约199 GtCO₂，达到323 GtCO₂，其中相当大比例可在低于50 USD tCO₂^?1的成本下实现，凸显了造林作为成本有效的陆基减缓选项的持续作用。研究结果揭示了兼顾环境维度与可持续食物系统等社会转型措施管理气候变化的可行路径。