以变暖为主要特征的全球气候变化是人类面临的最严重的危机之一。森林具有实现土壤和大气中的碳水循环等特殊功能，可以与气候产生交互影响，因而在应对气候变化的对策中发挥着不可替代的作用。
自然界中，本应收支平衡的碳却总有一部分不知去向。早在2006年，经过25年的连续观测，我国科学家在广东省鼎湖山国家自然保护区内一片400多岁的成熟森林土壤里找到了一个“失踪”已久的“碳汇”，改写了现今生态学模型的基础。这一出人意料的发现，登在了2006年12月1日出版的《科学》杂志上。
美科学家：森林和土壤可储存50年的二氧化碳排放当量
美国地调局正在进行的一项开创性的全国评估第一阶段结果显示，美国的森林和土壤可以去除大气中额外数量的二氧化碳（CO2），以此来减轻气候变化威胁。理论上，美国的48个州具有吸收30-70亿吨额外碳的潜力，如果农地用来种植森林的话。这个潜力相当于现今2-4年美国燃烧化石燃料所产生的CO2排放量。
碳污染正在把我们的世界和我们的生活方式推向险境，美国内政部部长沙拉萨在丹麦首都哥本哈根召开的全球气候变化会议的主旨发言中指出，通过恢复生态系统，保护某些区域不被开发，通过加强我们的土地和自然资源的管理，储存更多的碳，同时减少我们对全球变暖的份额。
美国地质调查局的科学家还发现，目前美国48个相互连接的州，土壤中储存有730亿吨碳，而森林中储存有170亿吨。比美国目前燃烧化石燃料产生的二氧化碳排放的50年的量还要多。这也说明需要保护现有的碳储存，以防止更多的变暖和未来对生态系统的危害。
美国的森林和土壤目前不足以全部吸引全国不断增长的排放步伐。目前他们吸收约30%（5亿吨碳）的全国年度化石燃料排放（16亿吨碳）。加强美国和世界生态系统的碳储存能力，对减少碳排放，帮助生态系统适应不断变化的气候条件都是重要的手段。
美国地质调查局局长马西娅.麦克纳特说，美国地质调查局正在开发的工具，以及这些工具背后的技术，对世界各地相关碳存储管理决策具有重要作用。美国地质调查局正在就生物固碳进行全国评估，以及对生态系统碳和温室气体通量进行评估，将有助于确定我们如何可以减少大气中二氧化碳含量，同时保留其他生态功能。
要确定森林和土壤可以储存多少碳，美国地质调查局的科学家分析了人类改造前的历史植被覆盖图，以及如果没有自然干扰，如火灾，虫害和干旱情况下的植被变化图。这些图再与目前的植被和碳储存图进行比较研究。
这项工作的下一阶段将评估阿拉斯加的生态系统储存的额外碳的数量，包括其土壤和森林。美国地质调查局计划与美国农业部门和其它机构合作，研究土壤中潜在的碳储存。
美国地质调查局正在进行其他领域与碳吸收相关的研究工作。这些努力包括评估地表下的地质建造储存二氧化碳的潜力，北极土壤和永久冻土层温室气体排放的潜力（注：中央情报局正在与相关科学家合作研究北极的冰川），并填制含潜在固碳作用矿产的岩石分布图。
中国科学家：成熟森林土壤是巨大“碳汇”
森林和气候变化之间的交互作用，有赖于碳，水和辐射这三者和大气之间的转换。
森林通过光合作用、呼吸作用等进行碳、水和辐射在森林和大气之间的交换，是低层大气能量循环的一个核心要素。森林可以吸收并固定大量的二氧化碳。森林和其他植物从土壤向大气传输的水量，约占总传送量的70％。此外，森林比大部分其他地表覆盖较暗，因此可吸收更多的辐射。这些作用使森林成为区域气候的关键调节因素。如果未来森林覆盖率发生显著变化，能够影响全球大气。
在碳的循环过程中，排放（碳源）与吸收（碳汇）之间本应划“等号”，可无论科学家们怎么算都是个“大于号”，且差距逐年拉大。于是，科学界推测，自然界中存在着一个巨大的“未知汇”。据政府间气候变化专门委员会（IPCC）提供的数据，自上世纪80年代到90年代的10年间，全球的“未知汇”从18亿吨，增加到30亿吨。
这么多“失踪的碳”究竟哪儿去了？开始时，中科院华南植物园研究员周国逸领导的研究小组怀疑是计算模型出了错。经典生态学理论认为，成熟森林的碳汇功能接近于零，但事实又如何呢？
在几代人监测的基础上，周国逸及其同事对鼎湖山国家自然保护区内成熟森林土壤中有机碳的动态变化作了深入研究，结果显示：该森林0-20厘米土壤层的有机碳贮存量，正以平均每年0.61吨/公顷的速度在增加。也就是说，成熟森林尽管在地上部分生产力几乎为零，但其地下土壤却能持续积累有机碳，发挥着巨大的“碳汇”作用。
既然成熟森林地上部分的生物量已趋于稳定，为何地下土壤的碳汇量会逐年增加？周国逸推测，可能有三方面原因导致落叶未被充分分解，进而转化为土壤中的有机碳。其一，酸沉降加剧，致使微生物活性降低，影响有机质分解；其二，降水时空不均导致土壤干燥，不利于有机质分解；其三，氮氧化物排放增加，土壤中的氮磷比偏高，抑制有机质分解。
专家表示，尽管目前还不确定这一发现是区域特例还是全球普遍现象，但酸雨加剧、降水不均等环境因素却具有全球普遍性，这为寻找“失踪的碳”提供了新思路，也将为我国履行《京都议定书》、参与环境外交提供了重大理论依据。
在过去几十年间，科学家们在全球范围内针对气候变化、土地利用对碳循环时空动态的影响等开展了大量的研究，但仍不能确切解释碳排放与碳吸收收支不平衡的现象。而这一发现破解了这个世界生态学难题。Science和Nature认为，该研究奠定了成熟森林作为新的碳汇的理论基础，为寻找未知碳汇提供了思路；并有力地冲击了成熟森林土壤有机碳平衡理论的传统观念，将从根本上改变学术界对现有生态系统碳循环过程的看法，催生生态系统生态学非平衡理论框架的建立。
森林是陆地上最大的储碳库
森林是陆地生态系统的主体，因其具有吸收二氧化碳、放出氧气的特殊功能，而被称为“地球之肺”。森林以其巨大的生物量储存着大量的碳，是陆地上最大的储碳库。据联合国政府间气候变化专门委员会估算：全球陆地生态系统中约储存了2.48万亿吨碳，其中1.15万亿吨碳储存在森林生态系统中。2000年联合国政府间气候变化专门委员会又发表报告指出，森林面积占全球面积的27.6%，森林植被的碳储量约占全球植被的77%，森林土壤的碳储量约占全球土壤的39%，森林生态系统碳储量占陆地生态系统碳储量的比例为57%。
森林固碳成本低、时间长，而工业直接减排成本较高，推行难度较大。据分析预测，美国如果签署《京都议定书》，到2012年，其温室气体排放量要比1990年减排7%，这将造成美国4000亿美元的经济损失和490万人失业。另有研究表明，在中国种植1公顷森林，每储存1吨二氧化碳的成本约为122元人民币，如直接减排则每吨碳成本高达数百美元，两者反差非常鲜明。此外，森林固碳量大且时间长。树木在其生长周期内一直在吸收固定二氧化碳，做成木制品后只要不腐烂、燃烧，就不会把固定的二氧化碳释放出来，很多木制品固碳时间可达数十上百年。
除固碳功能外，森林还具有生态、经济和社会等其他功能。森林不仅是最大的储碳库，也是地球上最大的资源库、能源库、基因库、绿色水库等，对涵养水源、防风固沙、保护物种、调节温湿度、改善小气候、维护生态平衡具有不可替代的作用，同时还能为人类提供众多的林产品和林副产品，增加社会就业，促进经济发展。实行森林间接减排，可获得巨大的综合效益。
人工林碳汇最有希望减缓全球变化
实际上，人工林的碳汇功能被认为是减缓全球气候变化的一种最有希望的选择。
但是，目前缺乏对于人工林碳汇功能的年际变化的研究。另外，以往的研究大多注重森林生态系统的地上部分，忽视了对地下部分的研究。
中国科学院华南植物园恢复生态学创新研究组首席科学家傅声雷研究员正在研究人工林生长发育过程中的碳汇功能。他认为，通过长期定位定点，通过模拟不同的自然干扰和人为干扰过程，如砍伐、去除地表腐殖质、火烧、施肥等，可以研究不同的人工林经营管理措施对森林土壤温室气体排放的影响。
需要特别指出的是，”傅声雷说，“土壤动物，可以通过改变土壤微生物群落的结构和功能来影响土壤有机质的分解和根际作用，进一步影响土壤过程的变化和温室气体排放，从而影响森林碳源、碳汇功能。这是个新的很有前景的研究领域，值得深入研究。”
科学家一直试图通过添加或剔除某些土壤动物来调整土壤食物网的结构，进而促进森林增汇减排的功能，但是目前还没有大的进展。傅声雷指出，因为土壤是个“黑箱”，研究土壤动物的生态功能比较困难，主要是研究方法还不完善，首先必须从方法上进行探索。另外，我国目前研究土壤动物分类学的人才非常缺乏。“只有把人才培养起来，把方法标准化，才能进行进一步探索、研究。”
目前，我国的人工林面积居世界第一，据国家林业局统计，我国人工造林保存面积达到5364.99万公顷。傅声雷说：“如果我国人工林的碳汇功能研究取得较大进展，可能成为我国进行碳贸易的有利砝码。”
“如果我们能够在森林土壤碳汇功能上进行系统的研究，将对更精确估算我国森林生态系统碳汇功能有重要意义。”傅声雷指出，在我国，非常缺乏土壤碳汇的研究，大多是对土壤碳汇功能进行一些定性的分析。我国土壤碳汇的数值有多大，不得而知。
“目前普遍认为温带森林生态系统是碳汇，而学术界对于热带亚热带森林生态系统究竟是碳源还是碳汇一直存在争论。”同在傅声雷研究组从事森林土壤碳汇研究的助理研究员刘占锋博士说：“我们有必要先解决一个理论上的问题——明确热带亚热带森林生态系统的碳的源汇关系，特别是人工林。
为此，我国正在通过野外控制实验来研究热带亚热带人工林究竟是排放碳还是吸收碳，并量化其对碳的排放或吸收。此外，通过研究也可以明确影响人工林碳源—碳汇功能转变的因素，这也可为政府及相关部门从减排增汇角度制定合理的管理措施和政策提供理论依据。
