植树造林与扩大风能规模均为应对气候变化的关键举措。然而,大规模植树造林在增加森林生物量碳汇的同时,亦会增加地表粗糙度,进而降低风速,对区域及全球风能资源开发构成潜在制约。由此引发一个关键问题:植树造林所带来的生物量碳汇收益,与由此导致的风能资源潜力损失之间,是否存在潜在的权衡关系?目前,这一问题的科学认知尚不清晰,导致各国在协同推进森林碳汇提升与风能开发的过程中,缺乏充分的科学依据与空间规划指引,难以有效实现统筹兼顾与风险规避。
针对上述问题,水土保持与荒漠化整治全国重点实验室岳超研究员团队基于陆气耦合模拟实验,揭示了潜在植树造林区域内风能技术潜力与森林生物量碳储存之间存在明确的权衡关系。结果表明,全球最大潜在植树造林面积可达1508百万公顷(Mha),由此可实现的潜在生物量碳库的增量约为90.7 Gt C,但同时将导致全球陆地风能技术潜力下降19.5%。值得注意的是,植树造林所带来的生物量碳汇收益与其对风能潜力的负面影响在不同区域存在明显差异。热带地区通过植树造林可获得较高的碳汇收益,而风能潜力损失相对较小。中国植树造林增汇与风能技术潜力损失间的权衡关系较弱,适合同时开展植树造林和发展风能。相比之下,在欧洲及美国大规模植树造林,不仅可能削弱风能潜力,还可能影响现有风机的发电能力。研究同时指出,未来风能技术进步可在一定程度上弥补上述损失。上述研究首次揭示了植树造林与风能开发二者之间的权衡关系,为我国及全球在推进碳中和目标过程中,科学制定土地利用、能源开发与生态保护协同政策,提供了重要的科学依据与决策参考。
该研究以“Regional priorities in implementing forestation and wind energy as climate solutions in facing their trade-offs”为题在线发表在Nature Communications期刊,水土保持与荒漠化整治全国重点实验室为第一署名单位,西北农林科技大学资环学院博士研究生张鹏翼为第一作者,西北农林科技大学岳超研究员和李紫燕教授为共同通讯作者。西北农林科技大学资环学院硕士研究生朱兆容、陕西师范大学梁伟教授、西北农林科技大学张寒教授为论文共同作者。研究得到国家自然科学基金青年科学基金A类(42525103)、国家社科基金重大项目(24&ZD108)和国家重点研发计划(2023YFB3907403)等项目资助。
全文链接: https://doi.org/10.1038/s41467-026-71674-8

图1 基于生物量碳汇-风能技术潜力权衡关系的区域植树造林优先级排序。(a) 全球植树造林潜力;(b) 植树造林引起的生物量碳汇潜力;(c) 植树造林引起的风能技术潜力损失;(d) 不同区域风能技术潜力与生物量碳汇潜力之间的权衡关系;(e) 区域造林效率的计算方法示意图;(f) 各区域造林效率排序。