森林类型多样、物种丰富且结构复杂，是陆地生态系统重要的碳汇。仅1米深的森林土壤，其碳储量约占全球森林生态系统总碳储量的45%，相当于全球土壤碳库的一半以上。然而，我们对森林土壤的固碳潜力、关键过程及其对气候变化的响应机制，认知仍然有限。这导致目前对森林土壤储碳与增汇能力的评估存在较大不确定性。
为提升国家林草碳汇与服务国家“双碳”战略实施，中国林业科学研究院的研究团队系统开展了森林土壤储碳与增汇不确定性的研究。
森林土壤储碳与有机碳形成机制
森林土壤碳，包含无机碳与有机碳两大部分。土壤有机碳来源于动植物残体、微生物及其代谢产物形成的腐殖质，是土壤健康和肥力的核心，也对全球碳循环具有深远影响。土壤有机碳化学组分主要包括烷基碳、氧烷基碳、芳香碳等，物理形态通常分为颗粒态与矿物结合态。有关土壤碳的概念包括有机碳储量、密度、含量、容量、固定及碳汇等。其中，森林土壤碳汇，特指大气中的碳通过森林植物或其他有机物输入土壤，并以有机形态长期保存，形成土壤有机碳储量净增加的过程。
森林凋落物和根系残体是土壤有机碳的主要来源。土壤微生物通过合成代谢将外来碳转化为有机碳储存，同时又通过分解代谢将二氧化碳释放回大气，构成碳循环的关键环节。降雨、洪水等引起的水土流失，以及森林火灾、采伐等活动，则会导致土壤有机碳损失。维持土壤有机碳稳定的机制复杂多样，包括有机质自身的化学稳定性、土壤团聚体的物理保护、矿物表面的吸附固持，以及生物与环境的协同作用。近期研究进一步强调，土壤有机碳组分的多样性及其功能的复杂性，是维持土壤碳长期稳定的重要机制。
碳储量和增量测定方法与分布格局
土壤碳储量测定方法主要分为直接法与间接法。直接法包括野外土壤调查与文献数据整合分析。间接法则涵盖生物量比值法、模型模拟和遥感反演等技术。
基于不同方法和数据源的评估结果差异显著。全球1米深森林土壤有机碳储量估计在383至787Pg（1Pg=10亿吨）之间，其年变化量范围从减少349Tg（1Tg=100万吨）到增加498Tg不等。从分布看，北方和温带森林单位面积的土壤碳密度较高，而热带、亚热带森林由于面积巨大，总储量更为可观。在我国，1米深森林土壤有机碳储量约为16—34Pg，年变化估计在减少62Tg到增加217Tg之间。值得注意的是，我国天然林土壤碳储量显著高于人工林。研究表明，若现有人工林土壤碳储量能提升至相同立地条件下天然林的水平，全国森林土壤碳储量有望增加约2.1Pg。
提升森林土壤碳储与增汇能力建议
尽管研究显示全球森林固碳潜力巨大，但土壤碳库的实际容量、增长速率及增汇潜力仍不明确。气候变化（如升温、干旱、氮沉降）及极端气候事件如何影响土壤碳周转的关键过程，尚需深入探究。同时，森林自然演替与不同经营措施对土壤固碳的影响，也是学界关注的重点。总体而言，对森林土壤碳容量及增汇空间的估算，仍存在较大的不确定性。
自2012年以来，中国新增绿化面积约占全球1/4，成为全球森林资源增长最快的国家。未来，我国森林生态系统的长期碳汇功能，可能从主要依靠植被转向更加依赖土壤。为更精准地提升森林土壤碳储与增汇能力，提出如下建议。
一是深化多学科交叉研究，揭示固碳新机制。着力建立森林群落组成结构与土壤固碳过程之间的耦合关系，从树种多样性及多营养级互作与碳组分多样性及功能复杂性的新视角，深入理解土壤碳的稳定与固持机制。
二是发展多尺度精准监测与评估体系。推动将土壤碳调查纳入国家林草资源综合监测体系，构建国家尺度的土壤碳长期定位观测网络，并设立国家级的森林土壤增汇科学研究计划。
三是探索天然林土壤碳稳持与提升的经营路径。系统评估天然林土壤碳对气候变化与经营干扰的抗性、韧性及恢复力，科学量化天然林保护修复工程的土壤固碳效应，分区制定维持土壤碳稳定的经营管理技术方案。
四是构建人工林固碳增汇经营技术体系。重点培育深根系、高固碳树种，优化林分结构，改进采伐方式，合理延长轮伐期，形成提升人工林土壤碳汇能力的关键技术组合。（刘世荣）
