陳睿山,郭曉娜,熊 波,王 堯,陳 瓊

1 華東師范大學地理科學學院,地理信息科學教育部重點實驗室, 上海 200241

2 中國地質調查局發(fā)展研究中心, 北京 100037

3 青海省高原科學與可持續(xù)發(fā)展研究院, 西寧 810008

氣候變化與土地退化可影響全球糧食與水資源安全,增加災害風險,對全球資源環(huán)境產生系統(tǒng)性影響,對實現(xiàn)全球可持續(xù)發(fā)展目標至關重要[1],兩者均位列世界經濟論壇發(fā)布的2019年全球可能面對的10大風險[2],也被列入可能導致地球系統(tǒng)發(fā)生臨界轉型的九大行星邊界[3]。土地是人類生活的地方,也是一種關鍵的資源,我們依靠其獲得食物、水、健康和其他福利,使其承受著越來越多來自人類的壓力,然而,土地也是解決諸多環(huán)境問題的途徑之一,但僅靠土地無法滿足一切目標。全球氣候變化是當前世界關注的熱點,關注焦點涉及從短期極端災害性天氣的歸因到長期氣候變化的趨勢分析等多個方面。同時,近年來發(fā)布的若干國際評估報告也十分重視土地退化問題,如IPBES全球土地退化與恢復評估報告[4],UNCCD的全球土地展望及其區(qū)域報告等[5]。土地退化表現(xiàn)形式多樣,從地域分有沙漠化、石漠化、森林退化、濕地退化等,氣候變化會對各類土地退化均造成重要影響,但大部分研究主要關注氣候變化對沙漠化、耕地生產力及糧食安全的影響,對其他類型土地退化的影響缺乏系統(tǒng)的分析。同時,長期以來學界認為土地變化是與化石燃料燃燒一樣導致全球溫室氣體排放的關鍵因素之一,然而,對土地系統(tǒng)變化如何影響氣候變化缺乏定量分析和系統(tǒng)評價。因此,氣候變化和土地退化之間存在哪些廣泛的關聯(lián)與反饋？在未來氣候變化的情景下,2030年全球將有近一半的人生活在用水壓力高的地區(qū)[1],全球溫度增加1.5℃對這些地區(qū)的土地退化有哪些影響、其趨勢如何及該如何應對等都需要進行系統(tǒng)分析。

《IPCC氣候變化與土地》特別報告是與《全球升溫1.5℃》[6]、《氣候變化中的海洋和冰凍圈》[7]并列的特別報告之一,是IPCC第一次系統(tǒng)地評估土地退化與氣候變化之間的關聯(lián),主要關注氣候變化、沙漠化、土地退化、可持續(xù)土地管理、糧食安全和陸地生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體排放等。該報告由全球來自52個國家的107位專家撰寫,共審閱7000余篇公開發(fā)表的文獻,在28275條修改意見的基礎上完善而成。報告自2017年10月16日在奧斯陸舉行的第一次主要作者會議開始,至2019 年 8 月 8 日在日內瓦發(fā)布《氣候變化與土地》特別報告,歷時近2年。本文以《IPCC氣候變化與土地評估報告》為基礎,主要考察氣候變化與土地退化的關聯(lián)機制、未來動態(tài)格局與趨勢、糧食安全與氣候變化的關聯(lián)、以及減緩氣候變化與土地退化的響應對策等方面的進展,以期為我國增強土地系統(tǒng)的可持續(xù)性,應對氣候變化和土地退化,實現(xiàn)糧食安全和可持續(xù)發(fā)展,開展“山水林田湖草”系統(tǒng)治理和生態(tài)文明建設提供理論支持。

1 氣候變化和土地退化的關聯(lián)機制

1.1 氣候變化對土地退化的作用

《IPCC氣候變化與土地》特別報告中,土地退化被定義為土地狀態(tài)因直接或間接的人為過程影響而呈現(xiàn)負面趨勢,表現(xiàn)為生物生產力、生態(tài)完整性或對人類利用價值的長期減少或損失。氣候變化包括氣溫升高干旱加劇,極地范圍縮小,極端天氣(干旱、熱浪、特大降雨、強風)頻發(fā)等,在不同時空尺度上影響土地的功能和狀態(tài)進而導致土地退化[8-10]。一般來說,氣溫每增加1℃,空氣濕度可增加約7%。因此,氣候變暖可能會導致某些區(qū)域強降水頻率、強度和數(shù)量增加,進而增加土壤侵蝕的速率。以印度中部為例, 1950—2015年極端降雨事件增加了3倍[1]。降水增加和土壤侵蝕可能會帶來次生災害,如滑坡、泥石流發(fā)生概率增加[6]。強降水和洪水還可造成土壤壓實(含水量越高土壤越易壓實),影響植物生長和動物生存。極端強降水通過重新分配流域地表水和地下水,改變土壤飽和度,造成土壤養(yǎng)分流失、植物生產力下降,增加土壤溫室氣體排放,影響微生物生長和微生物群落組成等,對土壤氧化還原產生負面影響,導致土壤質量下降[11-14]。

全球變暖會改變地表過程和陸地生態(tài)系統(tǒng)及其組成、結構和功能[15-16],進而導致土地退化。氣候變暖有利于喜熱物種生長,但會造成耐寒生態(tài)系統(tǒng)退化[17]。極端高溫和干旱頻率及強度的變化將導致生態(tài)系統(tǒng)碳吸收能力降低、生態(tài)系統(tǒng)退化和恢復力喪失[18]。氣候變化尤其是地表溫度升高和蒸散增加將加劇旱地土地退化和沙漠化進程,這一過程難以扭轉。氣候變化可能提高植物呼吸速率,降低土壤有機碳庫的輸入,并加速土壤有機質的分解,進而降低土壤有機碳含量,增加局部地區(qū)鹽堿化風險。極端高溫天氣事件的次數(shù)和強度增加,特別是頻繁且長時間的干旱,極易引發(fā)森林火災進而造成森林退化。2001—2015年,全球森林退化主要歸因于商品驅動的森林砍伐((27±5)%),林業(yè)發(fā)展((26±4)%),農田開墾((24±3)%),野火((23±4)%),城市擴張((0.6±0.3)%)[19]。極端高溫通過減少樹木光合作用,限制葉片生長速度,進而影響森林生長。極端干旱和高溫事件頻發(fā),降低了森林抵抗未來熱壓力的能力,可能直接引發(fā)局部大量樹木死亡。氣候變化使森林面積在熱帶呈凈減少趨勢,在溫帶和寒帶地區(qū)呈凈增加趨勢[20-21]。氣候變化還會增加極端復合事件的發(fā)生概率,包括同時發(fā)生的多種災害事件或有因果關聯(lián)的災害鏈事件[22-24]。隨著全球氣溫上升,多重風險相互疊加和耦合作用會增加極端復合事件的風險。如,降水增加導致滑坡泥石流頻發(fā),進而破壞耕地、減少作物產量。臺風強度增加毀壞森林,風暴潮導致海水倒灌增加農田鹽堿化程度,臺風風浪侵蝕海岸線導致土地面積減少等。氣溫升高可能會對植被覆蓋產生深遠影響。若氣溫比工業(yè)化前(1850—1900年平均值)升高2℃,將只有2/3的關鍵生物多樣性區(qū)域保持完整,若升高4.5℃,則只剩1/3[1]。缺少植被防止地表侵蝕將加劇土地退化。

總之,氣候變化通過影響土地結構、功能、過程造成土地退化,增加土地應對氣候壓力的敏感性,降低農業(yè)產量和收入。為滿足生存需求,人類開墾更多的土地,這進一步加劇了土地的退化及氣候敏感性。土地變化通過改變大氣生物物理、生物地球化學過程,影響氣候變化(圖1)。氣候變化加速了許多土退化過程,除非土地管理得到改善,否則氣候變化將加劇土地退化。然而,土地退化是受多種因素影響的復雜現(xiàn)象,與氣候、生態(tài)、土地類型和管理有關。將土地退化歸因于氣候變化或要證明氣候變化確實影響土地退化還面臨諸多挑戰(zhàn)。盡管部分研究表明氣候變化會增加土地退化的風險,但將土地退化明確歸因于氣候變化的研究并不多見。

圖1 土地退化與氣候變化的相互作用[1]

1.2 土地退化對氣候變化的影響

土地在氣候系統(tǒng)中起著重要作用。土地退化通過改變地表特征、大氣成分、地表溫度來減緩(負反饋)或加劇(正反饋)氣候變化。當前全球77%的土地已被人類利用,由此引起的土地利用變化對氣候變化有重要影響[25]。土地退化通過不同時空尺度脅迫的多種生物物理和生物地球化學過程對氣候變化產生影響。陸地與大氣之間的水和能量交換稱作生物物理相互作用,與大氣之間的溫室氣體交換稱為生物地球化學相互作用。陸地生物圈通過淡水、營養(yǎng)物質、碳和顆粒物的流入與海洋相互作用,影響降雨的時間、地點、頻率和強度,并受到全球和區(qū)域氣候變化的影響。生物地球化學作用主要促進植物光合作用和呼吸作用之間的平衡,以及微生物對土壤有機質的分解。土地光合作用通過影響二氧化碳吸收和水分蒸散發(fā)導致全球溫差及降水變化,并通過不斷與大氣交換溫室氣體而改變大氣組成。

陸地生態(tài)系統(tǒng)結構和功能變化影響地方、區(qū)域和全球氣候(圖2)。土地是溫室氣體的源和匯,土地退化將改變二氧化碳、甲烷和二氧化氮等的吸收和排放量,引起大氣組成變化,進而影響氣候變化。2008—2017年,土地利用變化產生的碳排放總量約為15×1012kg/a。甲烷在過去百年時間內產生的溫室效應比二氧化碳強32倍,自1961年以來增加了1.7倍,其中水稻田是甲烷排放的主要來源。大部分二氧化氮來自氮肥使用,自1961年以來,全球化肥使用量增加了9倍[1]。合理利用土地和使用化肥在一定程度上可以減輕土地退化對氣候變化的影響。盡管土地利用變化的排放量較高,但目前土地碳吸收量仍高于排放量,2007—2016年,土地的碳凈吸收量約為60×1012kg/a。

圖2 氣候與土地相互作用機制[1]

地表反射率決定了被陸地吸收并反射到大氣中的太陽輻射量。地表特征受自然過程和土地管理的雙重影響[26]。陸地生態(tài)系統(tǒng)通過排放和吸收溫室氣體和陸地短期氣候前兆因子來調節(jié)大氣成分。由這些前兆因子形成的大氣氣溶膠通過影響云的形成和發(fā)展影響降水量,改變到達陸地表面的輻射量,進而影響區(qū)域氣候[27]。此外,氣溶膠特別是炭黑在冰雪表面的沉積會降低反照率,增加地表溫度。土地退化還會通過改變地表物理特征影響大氣的狀態(tài)(如空氣質量、化學成分、溫度和濕度)和動力(如水平和垂直風力)進而影響氣候變化。例如,巴西砍伐熱帶雨林降低了森林的固碳能力,釋放大量溫室氣體導致全球變暖,同時增強對流與海陸間的相對溫差,促進海洋上的水分水平流動,從而使降雨進一步向內陸地區(qū)移動[1]。

恩格斯說過， “每一個時代的理論思維，包括我們這個時代的理論思維，都是一種歷史的產物，它在不同的時代具有完全不同的形式，同時具有完全不同的內容?！盵4]可見，意識形態(tài)建設具有時代性和運動性，是與時俱進、不斷發(fā)展的。改革開放以來，以鄧小平、江澤民、胡錦濤為主要代表的歷代中國共產黨人在繼承前人思想、總結歷史經驗的基礎上深入探索意識形態(tài)建設，推動意識形態(tài)工作不斷豐富、不斷充實、不斷發(fā)展，進一步拓展了黨領導意識形態(tài)工作的實踐理論，從而為中國特色社會主義事業(yè)的蓬勃發(fā)展筑建了安定有序的社會文化環(huán)境。

荒漠化將通過改變植被覆蓋、氣溶膠和溫室氣體通量等多種機制而加劇氣候變化。干旱會使大氣中的二氧化碳含量急劇升高,1948—2012年干旱導致相關區(qū)域二氧化碳增加了6%,預計到2050年至少還會增加8%,使得這些地區(qū)凈碳吸收比其他地區(qū)低27%。荒漠化通過改變相關溫室氣體的吸收和排放,增加反照率,降低地表溫度,減少地表的可用能源,對氣候變化產生負反饋。此外,荒漠化將減少土壤有機質,增加地表裸露程度,減少地表植被覆蓋,增加地表干燥程度,加劇沙塵暴發(fā)生的頻率和強度[1]。

總之,土地退化通過改變地表覆蓋、地表粗糙度、地表溫度、大氣成分和溫室氣體通量等改變地表和大氣之間的生物物理和生物地球化學過程,從而影響氣候變化。盡管土地變化是氣候變化的主要驅動因素之一,但是目前土地仍是重要的碳匯。

1.3 氣候變化與土地退化的未來情景

《IPCC升溫1.5℃》特別報告稱,相比工業(yè)化前(1850—1900)平均值,2006—2015年全球平均氣溫升高了0.86℃,2009—2018年升高了約0.93℃,而2014—2018年的平均氣溫則升高了1.04℃,表明近年來全球變暖趨勢逐漸加劇。若全球升溫1.5℃,旱地缺水、火災頻發(fā)、多年凍土退化和糧食系統(tǒng)不穩(wěn)定的風險將均會增加[6]。

由于氣候變化,預計未來人類遭遇土地退化的風險會增加。IPCC先后發(fā)布排放情景特別報告(The Special Report on Emissions Scenarios, SRES)(2000年),典型濃度路徑(Representative Concentration Pathways, RCPs)(2010年),共享社會經濟途徑(The Shared Socio-Economic Pathways, SSPs)(2014年)等不同情景來預測未來氣候變化,這些情景為未來土地退化趨勢分析提供了重要的工具(圖3)。在所有典型濃度路徑(RCPs)下,由于地表溫度升高和地表水汽虧缺,潛在蒸散量(PET)將在全球范圍內增加,從而進一步增加干旱地區(qū)荒漠化風險[28]。在全球范圍內,氣候變化將加劇干旱發(fā)生的頻率和嚴重程度[29-36]?！禝PCC第五次評估報告》指出,相對于1850—1900年,在所有情景下(RCP2.6情景除外),21世紀末全球地表溫度變化可能超過1.5℃,且2100年之后變暖還會持續(xù)[37]。在RCP8.5情景下,中亞中部和北部以及中國西北地區(qū)荒漠化呈加速趨勢[37-38]。有學者運用修正的通用土壤流失方程(Revised Universal Soil Loss Equation, RUSLE)模型計算土壤侵蝕變化,發(fā)現(xiàn)20世紀土壤侵蝕潛力增加了約17%,未來氣候變化還將進一步加劇土壤侵蝕[39]。根據(jù)《IPCC氣候變化與土地》特別報告,在中間路徑(SSP2)及1.5℃,2℃和3℃的全球變暖情景下,預計2050年干旱區(qū)受水分脅迫,干旱強度增加,棲息地退化的暴露人口和脆弱人口將分別達到9.51億(1.78億), 11.52億(2.2億)和12.85億(2.77億)。即使在可持續(xù)路徑(SSP1)下,全球升溫2℃時分布在干旱(脆弱)地區(qū)的暴露人口和脆弱人口也將達9.74億和3500萬,而在區(qū)域競爭路徑(SSP3)下,則可達12.67億(522萬)。大約一半的弱勢群體分布在南亞,其次是中亞,西非和東亞[1,40]。

圖3 典型濃度路徑、共享社會經濟路徑與土地退化類型的組合

根據(jù)《聯(lián)合國全球土地展望》報告,在所有共享社會經濟路徑下,撒哈拉以南非洲、中東和北非、南亞以及東南亞地區(qū),未來土地退化風險將會增加。預計至2050年,生物多樣性將喪失(4—12)%,并持續(xù)至21世紀下半葉。土地覆被和土壤質量下降將使洪澇和干旱的發(fā)生頻率增加,這種現(xiàn)象在旱地將更加明顯,而旱地還面臨高于全球平均水平的人口增長。在氣候變化影響下,撒哈拉以南非洲近20%的土地面積已出現(xiàn)生產力下降,全球其他大多數(shù)地區(qū)則為5%至10%[41]。預計到2050年,全球農田面積需要再增加5%,才能彌補生產力的損失[5]。

總之,根據(jù)IPCC典型濃度路徑,未來全球溫度將進一步升高,在所有共享社會經濟路徑下,土地退化的風險將進一步加劇,影響土地生產力。即使在可持續(xù)路徑(SSP1)下,2050年全球升溫2℃時分布在干旱地區(qū)的暴露人口和脆弱人口也將達到9.74億和3500萬,這將嚴重影響全球實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的程度。

2 糧食消費與氣候、土地變化的互饋機制

2.1 糧食消費對土地退化和氣候變化的影響

糧食安全與土地退化、氣候變化密切相關。當前,占地球77%以上的土地(不包括南極洲)和87%的海洋已受人類活動直接影響而改變[25]。糧食系統(tǒng)貢獻了全球30%的碳排放,80%的全球森林退化,使用了全球70%的可用淡水資源[1]。隨著人口增長、城市化發(fā)展和飲食結構的變化,人類消費的糧食數(shù)量在增加,其中肉類的消費量對土地的需求量更大,而其產生的碳排放量也較大。2019年IPBES發(fā)布的全球評估報告指出消費是生態(tài)系統(tǒng)退化的關鍵驅動力之一。在過去30年間,全球貿易量增長8倍,全球經濟量增加6倍,致使人們對自然資源的需求提高了1倍[42]。估計到2050年,人口增加、城市化導致的食物消費結構變化會導致糧食需求比2010年增加56%[43],從而需要更多的土地來滿足人類的需求,這將進一步加劇對土地系統(tǒng)將的壓力。

每年被浪費的糧食大約占全球產量的1/3[44]。糧食損失和浪費的原因在發(fā)達國家和發(fā)展中國家之間以及各區(qū)域之間差別很大。減少糧食損失和浪費可減少溫室氣體排放并改善糧食安全現(xiàn)狀。當前,保證長期糧食安全所需的許多農作物的野生近緣種都缺乏有效保護,馴養(yǎng)哺乳動物和鳥類的野生近緣種的狀況也正在惡化。栽培作物種類、作物野生近緣種和馴養(yǎng)品種多樣性的減少將降低農業(yè)對未來氣候變化、害蟲和病原體的抵抗力。雖然現(xiàn)在比以往任何時候都有更多的食物、能源和原材料供給大多數(shù)地區(qū)的人們,但未來大自然提供這些貢獻的能力在削弱。

至2050年,動物產品消費的增加可能會突破氣候安全、生物地球化學循環(huán)和土地系統(tǒng)三個行星邊界[45]。因此,減少動物產品消費,轉向以植物為基礎的飲食,改變飲食習慣可以限制氣候變化和生物多樣性損失[46]。減少農業(yè)向生物多樣性豐富地區(qū)的擴張和集約化[47],避免大片土地因農業(yè)、畜牧業(yè)擴張而退化,可以降低氣候變化的幅度。

2.2 氣候變化對糧食安全的影響

氣候變化正在影響糧食安全的四大支柱：可用性(產量和生產)、可獲取性(價格和獲取食物的能力)、可利用性(營養(yǎng)和烹飪)和穩(wěn)定性(供應鏈中斷)。未來氣候變化將日益影響糧食安全,體現(xiàn)在產量下降(特別在熱帶地區(qū))、價格上漲、營養(yǎng)質量下降和供應鏈中斷(圖4)。

圖4 氣候、土地與食物系統(tǒng)間關聯(lián)[1]

氣候變化會改變糧食適宜種植區(qū)域,而干旱、極端氣象災害會減少糧食產量[48]。氣候變暖和降雨模式變化可改變作物生長季的開始和結束日期、以及作物種類和品種,使區(qū)域淡水供應減少,作物減產,樹木死亡率增加,降低生物多樣性。近幾十年來,由于極端天氣事件,全球谷物產量平均減產約10%。氣溫升高提高了高緯度地區(qū)部分作物(玉米、棉花、小麥、甜菜)的產量,卻降低了低緯度地區(qū)部分作物(玉米、小麥、大麥)的產量。在亞洲,氣候變暖使中國東北地區(qū)水稻產量增加,卻使印度小麥產量在1981—2009年減少了5.2%,而整個非洲大陸的主要作物如玉米、小麥、高粱和水果的產量近年都有所下降。氣候變化還可能增加病蟲害發(fā)生率,加劇土壤侵蝕,降低土壤質量,影響農業(yè)產量。同時,氣候變化也可能影響畜牧業(yè)生產,如熱浪的增加可能導致動物的發(fā)病率和死亡率上升[1]。

氣候變化還可降低糧食質量。大氣中二氧化碳濃度升高會降低作物的營養(yǎng)成分,如蛋白質和鋅等。極端干旱使喀麥隆的撒哈拉地區(qū)農業(yè)減產、營養(yǎng)元素攝入量減少,營養(yǎng)不良現(xiàn)象日益嚴重[1]。由于氣候變化,2050年谷物價格可能會上漲1%—29%,導致糧食危機和饑餓風險增加。氣候變化對低收入國家和低收入人群構成更直接威脅。氣候變化通過減產或減少高營養(yǎng)作物的供應,降低低收入人口的營養(yǎng)攝取,低收入人口也可能通過改吃韌性較強但營養(yǎng)價值較低的糧食來適應氣候變化,進而影響其營養(yǎng)狀況。在發(fā)達國家,貧窮通常意味著消費高熱量但低營養(yǎng)的食品,引起飲食不良、肥胖和其他相關疾病。氣候變化還會改變人類消費模式,增加對糧食、飼料和水以及資源密集型產品的生產和消費需求,導致旱地水資源短缺、土地退化和糧食不安全的風險增加。減少不平等、提高收入和確保公平獲取糧食可使一些地區(qū)(土地無法提供足夠的糧食)擺脫不利地位,適應氣候變化的不利影響。

氣候變暖會影響糧食供應。IPBES估計到2050年,氣候變化和土地退化將減少全球10%的糧食生產,而在一些區(qū)域可以達到50%。土地生產力的下降將會影響一些區(qū)域特別是干旱區(qū)的社會經濟穩(wěn)定性。連續(xù)多年的干旱少雨將使干旱區(qū)暴力沖突增加45%。土地退化導致全球每年國內生產總值(GDP)損失5%,暴力沖突發(fā)生的可能性增加12%。土地退化和氣候變化可能迫使全球5000萬至7億人口遷移[4]。厄爾尼諾等氣候自然變化也可能對糧食供應產生深遠影響[49]。發(fā)生在2015年末至2016年初的強厄爾尼諾現(xiàn)象,導致埃塞俄比亞嚴重干旱,大面積作物歉收,超過1000萬人需要糧食援助。糧食產量減少會使糧食價格上升,減少低收入群體的糧食供給,引發(fā)社會沖突。如2010年中國和俄羅斯干旱導致了全球糧食價格上升和阿拉伯之春的爆發(fā)[50]。同時,氣候變化還會加劇病蟲害和流行病爆發(fā),從而影響糧食安全和社會穩(wěn)定。中國歷史上多次干旱導致了蝗蟲爆發(fā),影響了糧食安全和朝代的更替[51]。而近年多發(fā)的各類傳染性疾病也影響了食物的價格和供給,如2018年開始在中國、越南等國爆發(fā)的非洲豬瘟,導致500多萬只亞洲生豬死亡,從而影響了豬肉的供給和價格[52]。

2.3 食物消費轉型的潛在貢獻

采用應對氣候變化的協(xié)調行動可同時改善土地狀況、糧食安全和營養(yǎng)健康,并有助于消除饑餓。轉向以植物為主的飲食可以解決氣候變化問題。一些飲食選擇,相比其他的選擇會消耗更多的土地和水,并排放更多的溫室氣體(圖5)。要實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》的氣候變化目標需要食物系統(tǒng)的轉型[46]。以植物性食物(如粗糧、豆類、水果和蔬菜)和低碳的動物性食品為特色的平衡飲食,可適應和限制氣候變化。2019年發(fā)布的《柳葉刀》報告對糧食安全、營養(yǎng)及全球變化之間的關聯(lián)進行了系統(tǒng)分析,推薦了營養(yǎng)價值高但環(huán)境影響小的食物搭配,從餐桌上開始改善環(huán)境[53]。通過飲食變化或通過災害的早期預警確保各種作物可持續(xù)生產,可以防止土地進一步退化,并增加應對極端或不斷變化的天氣的抵御能力[1]。

圖5 食物消費的環(huán)境效應[53]

3 氣候變化與土地退化應對措施的權衡與協(xié)同

3.1 協(xié)調政策措施間的沖突與權衡

土地退化會加劇氣候變化,進而增加自然災害的頻率與強度,降低糧食安全程度。但土地也為諸多生態(tài)環(huán)境問題提供解決方案,從土地及其提供的產品和服務入手可減輕氣候變化和土地退化。主要的途徑包括(可持續(xù))土地管理,價值鏈管理和風險管理(圖6)。

圖6 應對土地退化和氣候變化的策略[1]

可持續(xù)土地管理可以幫助減緩和適應氣候變化,保護土地免受土壤侵蝕和山體滑坡等影響。價值鏈管理強調從需求和供應角度改變管理方式,將系統(tǒng)調整到高效狀態(tài)。風險管理通過損失的轉移、分散與分擔來增強人類對極端事件的抵御和恢復能力,如早期預警系統(tǒng)和保險可以保障作物產量及經濟收入,并降低土地和糧食系統(tǒng)的脆弱性。三大管理模式下有不同的措施可供選擇,部分措施在應對氣候變化和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標方面可能存在權衡機制。如,使用生物能源替代化石燃料可以減少溫室氣體排放,但生物能源的大規(guī)模擴張也可能造成森林退化、減少糧食生產[54-56]。

通過增加土壤有機質含量和多年生植被,增加地上和地下的碳儲量,可緩解氣候變化,這與實現(xiàn)糧食安全和土地恢復之間存在權衡關系。相關的措施包括：如減少糧食種植面積或土地休耕來減輕土地壓力,通過造林、農林復合經營來增加地上和地下碳儲存,以及通過牲畜或氮肥管理減少溫室氣體排放源。適應氣候變化的土地措施有系統(tǒng)性的(如灌溉和排水系統(tǒng),洪水和滑坡控制)、技術性的(如作物改良,天氣預報)和體制的(如管理土地利用和農民之間的關系)。一些適應性選擇(如灌溉,生物燃料)可能對水資源和生物多樣性產生負面影響,需要結合自上而下的規(guī)劃方案和自下而上的適應方案(如地方的技術和知識)。

3.2 促進改善氣候和土地的協(xié)同行動

一些應對土地退化和氣候變化的行動與措施往往具有協(xié)同效應。多種政策組合可以節(jié)約資源,增強社會韌性,促進生態(tài)恢復,從而更好地減緩、適應氣候變化,減輕土地退化。另外,多個政策有效組合共同作用于同一土地的減緩潛力,一般會大于單個政策減緩潛力之和。許多土地管理措施有助于氣候變化的適應和減緩,防治沙漠化和土地退化,并加強糧食安全,解決其他環(huán)境挑戰(zhàn)。大面積種植單一生物能源作物會加劇土地競爭,而融入可持續(xù)管理的農業(yè)景觀可以改善這種狀況。減少干擾(如火災管理)與植樹造林結合可以增加陸地碳匯,從而增強緩解氣候變化與土地退化的潛力,降低減緩成本[57]。減少糧食浪費和肉食性飲食將減少碳排放,實現(xiàn)土地利用的可持續(xù)管理、糧食安全和低碳排放。禁止毀林和過度采伐與改善農村能源環(huán)境也可以同時降低土壤侵蝕、減緩氣候變化。在解決土地退化和氣候變化問題上沒有完美的政策組合,只有不斷尋求最大協(xié)同效益。

成功的土地、農業(yè)和環(huán)境政策,需要多利益相關者共同參與,尤其是容易受到忽視的當?shù)鼐用窈蜕鐓^(qū)等當?shù)乩嫦嚓P者。應對方案在實施過程中會面臨各種障礙,需要多個參與者采取一致行動才能克服。此外,促進社會學習、保障婦女權利對方案的實施也很重要,可以調動農村居民參與氣候變化和土地退化的積極性,通過社會學習可以增強其應對氣候變化和土地退化的能力。城市綠色基礎設施也是一種緩解氣候變化的解決方案[58-59],通過垂直綠化、屋頂花園、郊區(qū)農業(yè)、垂直農業(yè)等[60],既可滿足城市的部分糧食需求,又可減輕農村土地退化壓力[61]。此外,通過改善市場進入,確保土地所有權,將環(huán)境成本納入糧食安全、生態(tài)補償有助于實現(xiàn)可持續(xù)土地管理和消除貧困,是適應氣候變化的重要方式。另外,交通方式的改變也可減緩氣候變化。

3.3 科學應用負排放與碳固存技術

《 IPCC升溫1.5℃》特別報告指出,要將全球變暖控制在安全限度內,需要一定程度的負排放。負排放泛指從大氣中捕獲二氧化碳并儲存在陸地或海洋中的辦法,包括植樹造林等自然方法和人工固碳等技術。許多將全球變暖限制在1.5℃的途徑依賴生物能源碳捕獲和儲存技術(Biomass Energy Carbon Capture and Storage, BECCS),《IPCC第四次評估報告》中認為BECCS是降低大氣二氧化碳濃度的關鍵技術。英國皇家學會估計BECCS可使全球大氣二氧化碳濃度降低0.005%至0.015%[62]。Bastin等研究發(fā)現(xiàn),如果在全球增加近10億hm2森林,就能吸收2/3的大氣二氧化碳[63]。然而,如果大規(guī)模應用碳吸收技術,以每年幾十億t的規(guī)模去除大氣二氧化碳,將不可避免變更土地用途,擠占野生動植物棲息地和耕地,影響可持續(xù)發(fā)展。

4 結論與討論

本文以IPCC氣候變化與土地特別評估為基礎,分析了氣候變化與土地退化的關聯(lián)機制、氣候變化對糧食安全的響應及氣候變化與土地退化的應對策略等,指出土地退化受氣候變化影響,同時土地退化也是驅動氣候變化的關鍵因素。土地利用所排放的溫室氣體,占人類排放溫室氣體總量的23%,而土地自然吸收二氧化碳的數(shù)量約相當于人類燃燒化石燃料和工業(yè)排放二氧化碳總量的1/3[1]。但是濫伐森林、過度放牧等導致的森林退化和土地荒漠化影響了土地碳儲存能力,從而加劇氣候變化。氣候變化也改變了陸地生態(tài)系統(tǒng),通過極端事件等加劇了土地退化的過程。

食物與氣候變化密切相關。糧食系統(tǒng)貢獻了全球30%的碳排放,80%的全球森林退化,使用了全球70%的可利用淡水資源[1]。隨著人口的增長、城市化的發(fā)展和飲食結構的變化,保障未來糧食安全將對氣候變化構成更大的影響。因此食物系統(tǒng)的轉型對氣候變化減緩具有重要作用,包括減少肉類消費、轉向以植物類產品為主的營養(yǎng)結構。

將全球氣候變化控制在1.5℃以內的窗口期正在迅速縮短[64],相關的措施需要綜合考量其權衡與協(xié)同效果。加強糧食安全和減少營養(yǎng)不良,抑制和扭轉沙漠化和土地退化,在不犧牲土地的非物質利益前提下適應和減緩氣候變化影響,是重大的社會挑戰(zhàn)。隨著氣候變化加劇,一些土地管理方案的潛力會降低,例如,氣候變化可能會改變土壤和植被固碳的能力,減少土壤有機碳增加的機會。土地具有糧食生產、提供生物多樣性和淡水、為數(shù)十億人提供工作,并吸收數(shù)十億t碳等多功能性,是解決諸多可持續(xù)發(fā)展問題的方案,但還需要在政策、社會和技術等角度綜合應對。