Nature: 全球热带森林砍伐地区自然再生的潜力
期刊: Nature
中文题目：全球热带森林砍伐地区自然再生的潜力
英文题目：Global potential for natural regeneration in deforested tropical regions
作者：Brooke A. Williams（第一&通讯）, Hawthorne L. Beyer, Matthew E. Fagan, Robin L. Chazdon, Marina Schmoeller, Starry Sprenkle-Hyppolite, Bronson W. Griscom, James E. M. Watson, Anazélia M. Tedesco, Mariano Gonzalez-Roglich, Gabriel A. Daldegan, Blaise Bodin, Danielle Celentano, Sarah Jane Wilson, Jonathan R. Rhodes, Nikola S. Alexandre, Do-Hyung Kim, Diego Bastos & Renato Crouzeilles
发表日期：2024 年 10 月 30 日
研究亮点
使用随机森林（RandomForests）拟合自然再生发生的模型，并对不久的将来（2030年）自然再生潜力的空间进行预测。
预测表明有2.15亿公顷（大于墨西哥的国土面积）的区域具备天然林自然再生的潜力，在30年内，这片区域具有234亿吨地上碳的固定潜力。仅五个国家（巴西、印度尼西亚、中国、墨西哥和哥伦比亚）占这项总潜力的52%。
摘要
大规模的森林恢复是基于自然的可持续发展目标的关键策略，并带来多重社会和环境效益。然而，要实现大规模森林恢复，需要采用高成本效益方法。在退化的土地上植树造林是一种广受欢迎但成本较高的森林恢复方法，与在类似条件下采用自然再生技术相比，这种方法往往会导致森林生物多样性减少。本研究评估2000年至2016年间所有热带天然林的空间分布现状，并据此建立一个模型，以30米的空间分辨率预测了热带森林国家和生物群落内自然再生的潜力。本研究估计，有2.15亿公顷的区域具备天然林自然再生的潜力，这面积比墨西哥的国土面积还要大，在30年内，这片区域将有234亿吨（范围在211-257亿吨之间）固定地上碳的潜力。其中五个国家（巴西、印度尼西亚、中国、墨西哥和哥伦比亚）将占这项总固定地上碳潜力52%，这表明需要针对性地开展恢复行动，充分利用自然再生潜力。研究结果有助于推动更大范围且更公平的决策过程，这一过程能够充分利用自然再生的机会，助力实现国家和全球的环境议程。
研究背景
大面积森林恢复应对气候变化具有至关重要的作用。自然气候解决方案仍然是所有气候减缓领域中投资最少的气候减缓，具体而言，森林恢复是所有领域中高成本效益的五种气候减缓方案之一。全球气候减缓政策平台已设定了宏伟的恢复目标，实现规模性的森林恢复，不仅能够封存数以百亿吨计的碳，还能显著降低数千个物种的灭绝风险，尤其通过战略规划来优先确定恢复区域时。热带森林地区因其无与伦比的生物多样性而显得尤为重要，为人类提供了丰富的经济、文化和娱乐服务。相较于其他类型的森林，热带森林的增长速度快，遗憾的是，大片热带森林已被砍伐和退化。此外，重新造林的重要性也在国际上得到了广泛认可。
植树造林和广泛的场地准备是备受欢迎且可能有效的策略，尤其是当在种植过程中采用适应当地的本地树种时。然而，实施大规模植树造林的成本极高，对发展中国家负担尤为沉重，且并非总能有效促进当地生物多样性的恢复。
目前，缺乏有效工具来预测自然再生最可能发生的地点，从而无法以更高确定性提供原始森林恢复所带来的多重益处。这点不足正是自然再生的方法未能得到更广泛应用的关键原因。以往绘制森林恢复潜力的方法主要依赖于大致的数据、专家意见以及对潜在森林覆盖的假设，而非基于毁林后天然林实际再生的数据，这导致了对自然再生潜力的低估。通过利用可靠的泛热带森林重新生长数据，以空间分辨率量化自然再生的潜力，我们的研究为具有热带森林国家的森林恢复规划和政策制定提供了必要的指引。
图1. 自然再生的潜力
a-f，全球热带和亚热带的自然再生潜力，以古巴（a）、哥伦比亚（b）、泰国（c）、巴西（d）、刚果民主共和国（e）和印度尼西亚（f）为例。灰色区域被排除在该分析之外，不被认为可用于森林再生。树木覆盖根据参考文献表示，2018年11个。
研究结果
本研究估计，到2030年，全球的生物及物理条件可以支持约2.15亿公顷（95%置信区间为2.1478亿至2.1522亿公顷）热带森林的自然再生。这个估计比之前的研究要小。
图2.可支持自然再生的土地面积对于至少部分位于潮湿的热带和亚热带森林生物群落（热带和亚热带干燥阔叶林、热带和亚热带湿润阔叶林以及热带和亚热带针叶林）内的国家，可用于森林恢复的土地总面积以绿色显示（以Mha为单位）。
如图2所示，巴西、印度尼西亚、中国、墨西哥和哥伦比亚五个国家占全球自然再生潜力的52%。这五个国家覆盖了研究区域的24.3%，这对恢复行动有重要意义。还有29个国家的自然再生潜力面积超过100万公顷。尽管部分区域可能无需直接人为干预即可再生，但辅助自然再生方法可能会提高再生速率以及碳和生物多样性结果。
通过验证评估的预测准确性为87.9%，基于自相关效应。空间准确性变化较大，东南亚部分地区的准确性最低。模型拟合期间的袋外准确性估计为87.8%，表明模型拟合良好，过度拟合最小。在生物群落层面，验证准确性同样很高，热带和亚热带湿润阔叶林、热带和亚热带干旱阔叶林以及热带和亚热带针叶林的验证准确性分别为87.9%、87.9%和87.8%。
图3. 森林密度、距林距离与天然更新潜力的关系
a-d，部分图显示了森林密度（1公里圆形缓冲区内的森林频率）（a）和到森林的距离（b）和自然再生潜力之间的关系，以及自然再生潜力值超过0.5（n=3，533，732）的训练点落在每个森林密度值（c）和到森林的距离值（d）内的频率。到最近的森林部分图（b）的距离是在有限的x轴范围内绘制的，以提高易读性。
如图3所示，自然再生潜力与1公里范围内的当地森林密度正相关，与距离现有森林的距离负相关。这种关联在新热带界尤为明显，可能因为那里有更高密度的完整森林。土壤有机碳含量是自然再生潜力的正向预测因子，可能是因为森林及其附近土壤有机碳含量较高，而低土壤碳水平是土地利用强度的指标，因为耕作和栽培实践破坏了土壤团聚体并移除了可以促进木本再生的根茎。
基于最近的自然再生地上碳积累潜力的空间显式评估，本研究估计在这2.15亿公顷的森林再生可以在未来30年内仅通过地上生物量吸收234亿吨的碳（范围为211至257亿吨）。超过当前全球热带和亚热带森林碳汇速率（每年70.1亿吨碳）三年总和，考虑到本研究的模型值是额外的（发生在当前已砍伐的土地上）。新的自然再生森林的碳汇可能使全球热带和亚热带森林的当前碳汇潜力每年增加14.3%。
研究意义
本研究提供的高分辨率地图，可作为国家和国际环境议程的重要参考，涵盖碳封存、生物多样性保护以及水资源调节等多个方面。自然再生为实现成本效益高的森林恢复提供了契机，有助于达成气候缓解目标和生物多样性保护愿景。因此，应立即支持自然再生过程，以稳定气候变化并减少生物多样性丧失的风险。
启示
高分辨率地图的使用可以有效评估区域内植物的有效固碳量，结合气候数据对未来动植物多样性变化做出有效评估。
文献来源：https://doi.org/10.1038/s41586-024-08106-4
声明：本人水平有限，难免出错。请各位同行监督、批评与指正。推送难以展示该研究的所有内容，详情参见原文。
撰稿人：田盼立
审核：杜军
终审：鲁鹏