马拉维林业和其他土地利用分部门的温室气体排放和减缓措施

摘要

分析过去的温室气体排放趋势对于了解当前的温室气体排放仍然是必不可少的，从而能够预测未来的排放并制定其减缓途径。本研究量化了马拉维2011年至2020年期间森林和其他土地利用(FOLU)分部门的温室气体排放。结果表明，马拉维在FOLU分部门的温室气体排放量有所波动，但减少了0.84亿吨二氧化碳当量₂E(13%)从2011年到2020年，平均每年- 1.3%。该分行业内不同类别的温室气体排放量非常显著( ）对总变异贡献率最高(99.72%)。在分部门类别的排放量中，林地贡献最高(74%)，其次是生物质燃烧(19%)。估计的温室气体排放的不确定性很低(<15%)。这表明，在FOLU分部门内的估计温室气体排放量显著减少。减少排放的主要干预措施包括植树造林和自然/辅助再生;通过REDD+机制保护和养护保护区;建立抗旱树种种子库;选育速生耐旱树种;以及筛选抗病虫害物种和促进生物防治。

1.介绍

气候变化在很大程度上归因于人类活动，它仍然是一个重要的全球现象，在各个方面都引起了决策者和研究人员的注意。这一挑战引发了一系列问题和制约因素，这些问题和制约因素取决于社会、文化、性别和生态动态。确切地说，这些都最终导致了与生态失衡、全球变暖和极端天气条件(海平面上升、洪水、飓风、干旱、热浪、旋风和冰雹)相关的大量灾难，导致经济增长缓慢、不安全以及技术进步的倒退。1- - - - - -4]。温室气体(GHG)排放浓度的增加被认为是这些问题的主要原因[1，2]。最近的研究明确并量化了三种对环境有重大影响的主要温室气体，即二氧化碳₂)在407.8±0.1 ppm，甲烷(CH₄(1869±2 ppb)，一氧化二氮(N₂O)在331.1±0.1 ppb [3.，5]。因此，减少温室气体排放已成为国际社会的一项重要议程。

关于减少温室气体排放的矛必威2490盾之处在于，发展中国家由于获得资金和技术的机会有限，仍然处于不利地位，这种困境危及对排放的理解和估计[4]。在南部非洲发展共同体(SADC)地区的热带干燥林地，大多数成员国已经将减少毁林和森林退化造成的排放(REDD+)作为应对气候变化影响的一种补救措施[6]。南部非洲发展共同体成员马拉维将温室气体排放的主要部门来源分类如下:(i)工业过程和产品使用(IPPU)、(ii)废物、(iii)能源，以及(iv)农业、林业和其他土地使用(AFOLU) [7]，而林业和其他土地利用部门是向大气中排放温室气体的主要贡献者，而林业和其他土地利用(FOLU)分部门的活动不仅受到气候变化的影响，而且也促成了这一现象[8，9]。温室气体的排放和从FOLU去除包括CO₂和non-CO₂气体(甲烷及氧化亚氮)[4]。

在马拉维，自由贸易联盟分部门的贡献虽然不是唯一的，但主要是最重要的。若干技术报告记录了非洲自由联盟对马拉维总排放量的贡献[7，10]。据估计，仅FOLU一项就占马拉维温室气体总排放量的56%(2011年)[7]。在自由产业分界别内，来自林地的排放量占该界别排放量的70% [10]。相反，马拉维的森林在经济、社会和生态领域发挥着重要作用。马拉维的森林面积为23677公里²占陆地表面总面积的25%。在整个森林地区中，Miombo林地覆盖22,857公里²而人工林则占据了剩下的820公里²。松树和桉树在人工林中占主导地位Brachystegia是Miombo林地中最常见的树种[11]。据估计，马拉维96%以上的人口使用木质燃料(木炭和柴火)做饭和取暖。除了能源，森林还提供木材和非木材林产品。此外，森林通过国内和出口产品销售、就业和旅游业为马拉维贡献了6.9%的GDP [11，12]。虽然对林产品的需求预计将继续增加，但最近的一项研究预测，在2019年至2025年之间，马拉维对木材燃料的需求将超过可持续供应[12]。因此，必须采取行动来满足这一需求，同时控制对环境的不利影响。

报告指出，分析过去的温室气体排放趋势已成为了解当前温室气体排放的有用工具，并有助于预测未来的排放以及制定减缓排放的途径。据进一步预测，若不适当关注温室气体排放，目前的趋势很可能在不久的将来进一步增加[13- - - - - -16]。在此背景下，马拉维过去的温室气体排放情景仅记录于1990年至2011年[10]。在这一领域出现的具有挑战性的问题是，文献中没有提供2011年至2020年的趋势，从而造成了科学知识差距，这将有助于制定减缓温室气体排放的措施。正是在这种背景下，本研究进行了量化2011年至2020年期间马拉维FOLU分部门的温室气体排放量。具体而言，开展这项研究是为了(1)确定马拉维自由贸易单位分部门2011年至2020年的温室气体排放趋势，(2)确定自由贸易单位分部门的温室气体排放贡献，以及(3)讨论其减排措施。

2.材料与方法

2.1.研究区域

马拉维位于非洲东南部。它的东部和西南部与莫桑比克接壤，北部和东北部与坦桑尼亚接壤，西部和西北部与赞比亚接壤1)。马拉维属于亚热带气候，分为三个季节，即干热季节、暖湿季节和干冷季节。9月至10月是明显的干热季节，平均气温在25°C至37°C之间。暖湿季节从11月持续到4月，年平均降雨量在725毫米到2500毫米之间。每年95%的降雨量都发生在这个季节。冷干季节交替从5月持续到8月，平均气温在4°C到10°C之间。在干冷季节，特别是6月和7月，孤立地区可能发生霜冻[17]。

2.2.数据收集

本研究使用了马拉维林业研究所(FRIM)和林业总部GIS单元科保存的2011年1月至2020年12月期间的国家森林监测系统(NFMS)记录。这些记录是在所述期间每月收集的，包括被森林火灾烧毁的地区、土地覆盖变化以及木材和薪材的移动。将获得的数据手工填充到IPCC清单2.691版软件中，以估算温室气体排放和不确定性。IPCC清单软件实现了2006年IPCC国家温室气体清单指南。软件可用于整个清单或仅用于个别类别，它允许同时开发清单的不同部门，并使用户能够灵活地使用本国的具体信息[18]。

2.3.数据分析

利用Kolmogorov-Smirnov D和正态概率图检验了温室气体排放和不确定性数据集的正态性和均匀性。在满足这两个标准后，对数据集进行方差分析(ANOVA)。对变异源的方差分量也进行了估计。使用GenStat 18.1 for Windows进行统计分析。在0.05水平上使用Fischer 's least significant difference (LSD)来区分不同治疗方法的差异。使用Microsoft Excel 16绘制图表。使用以下模型对数据进行分析: 在哪里(我) 的响应变量(温室气体排放或不确定性)是j观察到我th治疗,(2) 是总体均值，(3) 是以年为单位的时间的固定效应(我= 2011, 2012, 2013，…，2020)，(iv) 为自由产业分界别类别的固定效应(j=生物质燃烧，农田，林地和草地)，(v) 以年为单位的时间和FOLU分行业的类别之间的相互作用的影响，以及(vi) 是随机剩余效应，∼N（ )。

3.结果与讨论

3.1.马拉维FOLU分部门温室气体排放趋势(2011-2020年)

表中列出了马拉维自由贸易联盟分部门(2011-2020年)温室气体排放趋势的结果摘要1和图2。研究结果表明， ）不同年份的温室气体排放量。然而，年份对总变化的贡献仅为0.12%(表2)1)。排放量有所波动，但减少了0.84亿吨二氧化碳₂e(13%)从2011年到2020年，平均每年为- 1.3%(图1)2)。与先前(1990-2011年)每年- 0.6%的结果相比，目前自由贸易和自由贸易分行业温室气体排放量减少的结果略高[10]。森林森林分部门温室气体排放量的持续减少可能主要是由林地类别的变化所推动的[19]。然而，马拉维的森林资源面临着毁林和森林退化带来的巨大压力。根据马拉维的SNC [7]，森林砍伐的主要直接和潜在原因包括人口高速增长、森林火灾、燃料需求增加和基础设施发展，更不用说农业扩张了。

3.2.马拉维自由贸易联盟分部门内温室气体排放的分类贡献

关于自由贸易区分部门温室气体排放贡献的结果见表1和图3.。自由贸易单位分界别不同类别的温室气体排放量非常显著( ）对总变异贡献率最高(99.72%)。在FOLU分部门中，在类别排放中，林地贡献最高(74%)，其次是生物质燃烧(19%)，然后是农田(5%)。草地对该类排放的贡献最小(2%)。本研究结果与多项研究后的文献所反映的结果一致[7，10]。美国国际开发署[10]和马拉维的SNC [4]报告称，2011年，在FOLU分部门中，土地类别占总排放量的70%。林地温室气体排放量的轻微增加(4%)可归因于人口严重依赖生物质能做饭和取暖[12]。根据美国国际开发署[12]，据估计，马拉维超过96%的人口使用木质燃料进行家庭烹饪和取暖。

3.3.不确定性分析按年度和FOLU细分行业

对FOLU分部门内温室气体排放的不确定性估计见表2。结果表明，不确定度较低(<15%)。这表明，在本研究中，FOLU子域内的估计温室气体排放量显着最小化。温室气体排放估算总是与不确定性有关，因此必须尽量减少不确定性[20.]。温室气体排放估计的误差来源与计算方法和模式有关[20.- - - - - -23]。采用2006年IPCC 2.691版软件，使计算方法误差降到最低。适当使用软件会导致计算方法误差，这些误差呈正态分布，对最终确定温室气体排放的影响极小[23]。在本研究中使用特定地点异速生长模型也有助于减少不确定性。特异位点异速生长模型显著( ）不同于其他研究者使用的默认异速生长模型[18在同一地点。默认异速生长模型的不确定性很高(>22%)。REDD+机制的建议不确定性在95%置信区间内小于15% [18]。

3.4.减缓气候变化措施

马拉维被列为非洲最不发达国家之一，没有义务减少温室气体排放。然而，该国继续探索创新措施，通过技术和政策干预来减少FOLU产生的温室气体排放，以减轻和适应气候变化的影响。促进自由贸易单位分部门内温室气体排放量逐渐减少的一些关键干预措施包括:

3.4.1.植树造林和自然/辅助再生

预计加强造林和自然/辅助再生的缓解行动将导致无条件封存约100万总二氧化碳₂E每年在种植园和习惯土地上有计划地造林[24]。这一预测是根据最近的植树率作出的。自2011年以来，马拉维每年种植5000多万棵树(见表1)3.)。种植不同树种的工作涉及马拉维所有土地保有类别，包括国有森林种植园和保护区、习惯土地和私人拥有的土地和/或庄园。截至目前，据报道有高达60%的存活率[25]。

此外，马拉维有一个保护和管理总共350万公顷的国际目标，它承诺为非洲森林景观恢复倡议(AFR100)作出贡献。该目标致力于泛非，这是一项由国家主导的努力，旨在到2030年恢复全球1亿公顷退化和森林砍伐的景观。马拉维力求通过《国家森林景观恢复战略》等，在过去和目前的努力基础上继续努力，保护和管理森林[11]。在这一倡议下，该国已确定并绘制了每个地区退化地点的地图，以应对气候变化的脆弱性，通过综合景观管理方法适应和缓解森林景观恢复。国家森林资源研究所制定了下列以森林为基础的恢复干预措施:(i)建立和管理社区森林和林地;森林管理(森林保护区和人工林);(三)修复溪流和河岸。

3.4.2.保护区的管理和保护

除了对森林保护区、国家公园和野生动物保护区的日常管理外，马拉维还制定了REDD+的国家框架/政策，以有效地指导、监测和通知未来针对林地和相关土地使用产生的温室气体排放的行动。马拉维在2014年3月被正式接受为联合国redd合作伙伴国后，继续估算其他类别的碳和其他温室气体排放量，包括FOLU。这是国家温室气体核算和报告体系的一部分，作为《京都议定书》的签署国，该国有义务向《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC)报告。

在这方面，马拉维政府参与实施REDD+倡议，与各合作伙伴合作监测森林和相关的温室气体排放，特别是通过一些项目和研究(表1)4)。

3.4.3.国家森林参考标准-2019

确认第1/CP号决定。16adopted at the UNFCCC Conference of Parties (COP) in 2010, identifying national reference emission levels (REL)/reference levels (RL) has become an integral prerequisite for parties aiming to undertake activities under the REDD+ umbrella. In this vein, Malawi conducted its own National Forest Reference Emission Level (FREL) study in 2019 and submitted its report to the UNFCCC. The report serves as an interim document, detailing the proposed FREL activities. These include historical period it represents, associated activities, methodologies applied for deriving the estimates, and key assumptions and rationalisations that underpin the decisions made [26]。更重要的是，它解释了马拉维国家森林监测系统(NFMS)的作用，这是一项结构性任务，负责跟踪和定期报告REDD+活动中的温室气体排放和清除。引人注目的是，它可以作为一个切入点，将缓解和适应干预措施结合起来。这亦必须确保会计方法和程序符合政府间气候变化专门委员会(IPCC)关于透明度、一致性、可比性、完整性和准确性的原则和指引。[26]。

3.4.4.培育耐旱树种种子库的建立

就树种的再生和可持续性而言，树木种子库对森林部门的发展仍然很重要。为了响应开发抗旱树种的呼吁，FRIM与木兰杰山保护信托基金(MMCT)在这段时间内建立了树木苗圃和种子研究地Widdringtonia whytei(Mulanje雪松)在Mulanje, Dedza和Viphya种植园。这是马拉维的土著w . whytei种质资源适合马拉维变暖变干的动态气候。换句话说，该物种的发展使树木适应了该国正在经历的低降雨量和边际降雨条件。此外，FRIM还通过其他倡议，如千年种子银行项目和英国邱园，参与保护该国稀有、濒危和特有树种的种子，以备将来重新种植[27]。

3.4.5.速生耐旱树种的选育

马拉维的SNC [7]推荐了一种协调的树木育种研究方法，并指出需要为未来预测的更温暖和更干燥的环境开发合适的物种。作为回应，FRIM将快速生长的杂交松树种子(松柏，松柏,松果体oocarpa)。这些是基因典型改良的第4代和第5代育种材料，与前几代相比成熟更快。该种质具有高产、耐旱、抗病等特点。它已经在Zomba、Dedza和Viphya森林种植园进行了试验，作为对马拉维持续经历的气候变化现象的回应。

3.4.6.抗病虫害品种筛选及促进生物防治

威胁马拉维森林碳汇的一直是疾病和害虫侵扰。的晚了,桉树物种已经被有害的Glycaspis brimblecombei若虫和成虫通过吸食植物韧皮部的汁液而造成损害[28]。尽管如此，桉树由于其生长旺盛，具有多种用途和性质，例如用作柴火、电线杆、医药，以及对火灾和干旱的抵抗力，这些物种受到高度青睐。在当地，这些特性使其管理成为减缓和适应气候变化的关键。FRIM正在进行的研究是为了确定一些细菌的相对敏感性桉树确切地说，是其他害虫的物种Leptocybe invasa，显示在植树计划中采用这种害虫的易感性较低[29，30.]。作为缓解措施，生物防治研究也在进行中l . invasa虫害，和FRIM采购Selitrichodes neseri作为害虫的生物控制者。该生物控制器于2016年10月发布，但其有效性的结果尚未记录在案。另一个建议的选择是种植抗性更高的树种，如桉树citriodora［28]。

3.4.7.多部门的方法

美国国际开发署[12]，通过综合各种政府调查产生的统计数据，观察到城市和农村地区使用木柴和木炭的家庭比例普遍增加。马拉维政府承认高度依赖生物质能，重点是相对更具破坏性的木炭。据信，木炭生产导致了全国范围内无可挑剔的森林砍伐和退化。作为回应，政府于2017年制定了《国家木炭战略》(NCS)，该战略兼顾了中长期计划[31]。该战略采用了多部门框架和方法，侧重于确定机会的支柱，以逐步解决木炭生产和需求问题[31]。最终目标是遏制和扭转毁林和森林退化的速度，从而最终减少由于使用树木生物量作为能源而产生的排放。

NCS提出了2017-2027年期间的行动计划，也称为支柱计划，旨在减少FOLU领域产生的温室气体排放。这些措施也与能源部门有关，主要但不完全包括促进替代性家庭烹饪燃料、可持续木材生产和采用诸如Chitetezo Mbaula等节油炉灶技术。该炉灶是马拉维当地制造的，与其他炉灶相比，它的设计目的是消耗更少的木质生物质，从而有助于将木质生物质的排放量减少到最低水平。

4.结论

目前的研究表明，马拉维在FOLU分部门的温室气体排放量有所波动，但减少了0.84亿吨二氧化碳当量₂E(13%)从2011年到2020年，平均每年- 1.3%。在FOLU子部门类别中，温室气体排放量非常显著，对总变化的贡献率最高(99.72%)。其中，林地贡献最大(74%)，其次是生物质燃烧(19%)，然后是农田(5%)。草地对该类排放的贡献最小(2%)。估计的温室气体排放量的不确定性很低。这表明，在FOLU分部门内的估计温室气体排放量显著减少。一些有助于持续减少森林资源分部门温室气体排放的干预措施包括植树造林和自然/辅助再生;通过REDD+机制保护和养护保护区;建立抗旱树种种子库;选育速生耐旱树种; as well as screening of disease and pest-resistant species and promotion of biological control.

数据可用性

支持本研究结果的数据可应要求从通讯作者处获得。

利益冲突

作者声明他们没有利益冲突。

致谢

作者感谢林业部总部和马拉维林业研究所(FRIM)的工作人员提供了本研究中使用的数据。

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