保持全球变暖低于1.5°C以避免危险的气候变化1需要从大气中清除大量二氧化碳，以及大幅减少排放。的政府间气候变化专门委员会(IPCC)表明，周围730十亿公吨的CO2(730个petagrams CO的2，或碳的199个petagrams，PG C)必须由这个世纪末取出的气氛的2。这相当于所有CO2自工业革命以来由美国，英国，德国和中国发出。没有人知道如何捕捉这么多的CO2。

森林必须发挥作用。锁定生态系统中的碳是经过验证的，安全且经常可以承受的3。增加树木覆盖还有其他好处，从保护生物多样性到管理水和创造就业机会。

IPCC表明，增加世界森林，林地和木质热带草原的总面积可以储存大约四分之一的大气碳，将全球变暖限制在比工业化前水平高1.5°C2。在短期内，这意味着从现在起到2030年每年增加多达2400万公顷(Mha)的森林。

政策制定者正播下种子。例如，2011年，德国政府和国际自然保护联盟启动了波恩挑战赛，旨在到2030年恢复350万公顷的森林。在这一倡议下，其他43个国家的热带和亚热带地区树木迅速增长包括巴西，印度和中国在内，已经投入了近300万公顷的退化土地(见补充资料，表S1)。这令人鼓舞。

但这项政策会有效吗?在这里，我们表明，根据目前的计划，它不会。仔细研究各国的报告后发现，几乎有一半的承诺区域将成为商业树木的种植园(见表S1)。虽然这些可以支持当地经济，但人工林在储存碳方面比天然森林更差，而天然森林在很少或没有人类干扰的情况下发展。种植发布的定期收集和清除存储CO2到大气中每10 - 20年。相比之下，天然森林继续隔绝碳已有数十年4。

为了阻止全球变暖，必须停止砍伐森林。全世界的恢复计划应该将所有退化的土地归还天然林 - 并保护它们。必须在陆地上储存更多的碳，同时认识到提供食物，燃料，饲料和纤维的竞争压力。

我们呼吁恢复社区，林业专家和政策制定者优先考虑天然林的再生，而不是其他类型的植树 - 让受干扰的土地恢复到以前的高碳状态。这将需要收紧定义，透明地报告计划和结果，并明确说明不同土地使用之间的权衡。

误导的努力

为了应对气候变化，种植树木最有效的地方是热带和亚热带 - 这是大多数森林恢复承诺的地方。树木在赤道附近快速生长并吸收碳，土地相对便宜且可用(见go.nature.com/2ogmbmz和'恢复潜力')。建立森林对陆地表面的反照率(反射率)几乎没有影响，这与高纬度地区不同，在高纬度地区，树木掩盖了雪，否则雪会反射太阳能并帮助降温地球。管理良好的森林还可以帮助减轻低收入地区的贫困，保护生物多样性并支持联合国可持续发展目标 - 特别是目标1(无贫困)，6(清洁水)，11(可持续社区) ，13(气候行动)和15(陆地生活)。

到目前为止，波恩挑战赛和其他计划中有超过一半(24)的国家公布了详细的恢复计划，占承诺总面积的三分之二(表S1)。各国正在采取三种主要方法。首先，退化和废弃的农业土地将自行返回天然林。其次，边缘农业用地应转变为有价值树木的种植园，例如用于纸张的桉树或用于橡胶的橡胶树(Hevea braziliensis)。第三是农林业，包括种植农作物和有用的树木。

自然再生是最便宜和技术上最简单的选择。分配的总面积的三分之一(34%)将以这种方式进行管理。保护土地免受火灾和其他人为干扰，使树木返回，森林蓬勃发展，在大约70年内迅速建立碳储量，达到成熟森林的水平4。通过种植本地物种可以加快恢复时间，并通过立法和激励措施扩大自然再生区域，例如在哥斯达黎加开创的那些。

然而，种植园是最受欢迎的恢复计划：45%的承诺涉及种植大量的树木单一作为有利可图的企业。大多数国家计划在巴西，中国，印度尼西亚，尼日利亚和刚果民主共和国等大国(表S1)。例如，巴西承诺向木材，纤维和其他种植园提供19 Mha，比目前的7.7 Mha增加了一倍多。

农林业占其余部分(21%)。这种做法被自给农民广泛使用，但很少在大规模上使用。一些作物受益于树木，例如在其树荫下种植的咖啡或玉米(玉米)，其中点缀着增强土壤中氮的树木。树木本身供应燃料，木材，水果或坚果。

因此，致力于全球碳储存再造林的三分之二的地区将用于种植作物。这引起了严重关切。

首先，种植园的碳平均含碳量比种植它们的土地少得多。清除释放碳，然后通过快速生长的树木如桉树和金合欢(每年每公顷高达5吨碳)快速吸收。但是在这些树木被收获并且土地被清除以进行重新种植之后 - 通常是十年一次 - 通过种植废物和产品(主要是纸和木片板)的分解再次释放碳。

通过使用不同的物种或将木材转化为寿命更长的产品3，可以增加种植园土地中储存的碳量。但很少进行实地研究，部分原因是它可能降低种植产量。

其次，大幅增加种植面积可能削弱其盈利能力 - 这是各国优先考虑它们的原因。如果现行的恢复计划得以实施，世界热带和亚热带种植园将增加157万公顷，达到237万公顷。这标志着全球土地利用的重大转变5。木片和纸制品的价格可能会下降。但是，没有研究林业政策这一重大变化的潜在经济影响5。

第三，政策制定者误解了“森林恢复”这一术语。例如，很少有环保主义者认为这应该包括种植桉树的单一栽培，以便定期收获。但是，通过利用广泛的定义和混淆的术语，政策制定者及其顾问会误导公众。

确实，许多种植园符合联合国粮食及农业组织对森林的定义：面积大于0.5公顷，树木高度至少5米，树冠覆盖率超过10%5。然而，缺少减缓气候变化和生物多样性保护的关键组成部分。种植园在经济上很重要，但它们不应归类为森林恢复。该定义迫切需要彻底改造以排除单一栽培种植园。

第四，报告经常将再生过程与天然林混为一体，形成土地覆盖类型6。当土地远未成熟时，土地可以被标记为天然森林。同时，气候 - 效益计算通常假设这片土地变成了森林，并且永远存在。但不能保证这些森林将在50年或100年后得到保护，特别是随着对土地需求的增长。

四条路

天然林恢复显然是储存碳的最有效方法。但冲突的优先事项正在破坏碳储存潜力。为了说明这一点，我们计算了43个国家根据波恩挑战和国家计划承诺的一系列四种恢复方案中的碳吸收(参见“哪种战略?”和补充方法)。在第一种情景中，今天的承诺延长至2100年。在第二种情况下，这些承诺保留到2050年，之后天然林转变为生物燃料种植园。第三，整个区域(350 Mha)再生为天然林。在第四，一切都变成了种植园。

简而言之，如果将整个350 Mha交给天然林，他们将在2100年之前再储存42 Pg C(参见“哪种策略?”)。专门为种植园提供相同的区域将仅隔离1 Pg C，或者如果仅用于农林业，则为7 Pg C.此外，我们发现，平均而言，天然林比农林业好6倍，比种植园好40倍。碳(分别于2100年每100 Mha封存12,1.9和0.3 Pg C;见补充资料，表S6)。

因此，根据目前的计划，天然林可以让我们大部分达到IPCC通道中使用的森林吸收量的中值估算值，以便将温度控制在1.5°C，57 Pg C以下(由于更乐观的评估，我们的存储量较低)树木生长和在某些模型中种植的面积运行2。)任何其他方法都将远远不够。

保持目前报告的天然林恢复，种植园和农林业的混合物约占天然林场景碳的三分之一(16 Pg C)，主要是因为种植园无效(参见“哪种策略?”)。即使这样也可能是乐观的，因为它假设所有新的森林都受到保护，而气候政策本身可以威胁它们。

1.5°C通路的核心是另一种从大气中去除碳的技术：碳捕获和储存(BECCS)的生物能源。这是预期到2100年，以除去130 PGÇ2。到本世纪中叶，这项技术还需要380-700万公顷土地来种植作物用于生物燃料7。桉树，玉米和柳枝稷(Panicum virgatum)将在发电站中燃烧，碳排放物被捕获并储存在地下。对土地的巨大额外需求可能取代恢复的森林。我们估计，到2050年，将计划中的新天然林转变为生物能源作物，到2100年将螯合作用降至微不足道的3 Pg。这也延迟了几十年BECCS成为碳负7的时间。

我们的估算存在许多不确定因素，包括确切地进行修复，种植哪些物种以及碳固存率。未来CO2对未来森林施肥和气候的影响是特别不确定的，可以使用地球系统模式运行(见补充资料)进行更好的评估。

批评者反驳说，期望所有天然林永久受到保护是不现实的。当然，以树木为基础的农业和种植园是许多景观的重要组成部分。所需要的是延长恢复议程，而不是撤退。作为更大的总面积的一部分，可以达到350 Mha的新天然林，其中包括种植园和农林业。

由于地球的土地面积有限，因此需要进行研究，以便对世界土地上的竞争压力，食物，燃料，饲料，纤维和生态系统服务建立最佳反应8。然而，这些压力并非只有一个方向：农业生产力有可能释放土地，消费者习惯也会发生变化，例如肉类和乳制品的低脂饮食。并且存在协同作用：利用栖息地恢复连接现有森林将使物种随着气候变化而移动，从而减少未来的灭绝浪潮。

接下来是什么?

今天的森林恢复计划必须增加其碳固存潜力，以满足全球气候承诺。我们建议四种方式可以实现。

首先，各国应增加正在再生的土地占天然林的比例。每增加8.6 Mha，到2100年再隔1 Pg C.这个面积大约相当于爱尔兰岛或南卡罗来纳州的面积。

其次，优先考虑潮湿的热带地区的自然更新，例如亚马逊流域，婆罗洲或刚果盆地，与干旱地区相比，它们都支持非常高的生物量森林。通过碳封存，气候适应或保护基金重建和维护新森林的国际支付可以动员行动。

第三，以现有碳库为基础。针对退化的森林和部分树木繁茂的地区进行天然更新;在无树木区域重点种植园和农林复合系统，并在可能的情况下，选择农林业。

第四，一旦天然森林恢复，保护它。这可以通过扩大保护区来实现;赋予保护森林土地的土着人民的所有权;改变土地如何使用的法律定义，使其无法转变为农业，或鼓励商品公司承诺不清理恢复的天然林。

雄心勃勃的全球恢复议程是个好消息。上个月宣布2020年将是联合国生态系统恢复十年，这肯定了它的重要性。但是，只有在森林恢复被认为具有意义的情况下，这些努力才能从大气中清除足够的碳：永久性重建大部分天然和基本完整的森林。