综述：不同保护状态下森林砍伐对厄瓜多尔热带干燥林生态系统功能的影响

本文深入剖析了厄瓜多尔Arenillas和Zarumilla流域热带干燥林在1990至2020年间因农业扩张导致的严重森林砍伐（deforestation）及其对关键生态系统功能（EFs）与自然对人类的贡献（NCPs）的影响。研究通过ECOSER框架量化了碳储存（SOC、PBC）、侵蚀控制（EC）和水调节（WR）功能的退化，揭示了现有保护区体系（如BP-Tahuín）在遏制生态服务下降方面的不足，并强调了将社会需求与生态保护相结合的新型保护策略的紧迫性。

　　

引言

热带干燥林作为全球生物多样性的关键热点，正面临严重的森林砍伐威胁，尤其是在厄瓜多尔这样的地区。这些森林在碳固存、生物多样性维持以及为人类提供生态系统服务（ESs）方面扮演着不可或缺的角色。然而，农业和牧场的扩张导致了大规模的森林损失，进而引发了一系列生态功能的退化。本研究聚焦于厄瓜多尔Arenillas和Zarumilla流域，旨在评估森林砍伐对不同保护状态下干燥林生态系统功能的影响，并为未来的保护策略提供科学依据。

研究方法与区域

研究区域位于厄瓜多尔与秘鲁边境的Arenillas和Zarumilla流域，总面积达1,482平方公里。该区域以热带干燥气候为主，年降水量在400至800毫米之间，年平均温度介于23°C至26°C。主要的生态系统包括干燥林、红树林、灌木丛和农业用地。研究利用了1990、2000和2020年的地理信息系统（GIS）和遥感数据，结合实地调查和专家知识，分析了土地利用变化及其对生态系统功能的影响。

研究采用了ECOSER协议，评估了四个关键的生态系统功能：土壤有机碳储存（SOC）、植物生物量碳储存（PBC）、侵蚀控制（EC）和水调节（WR）。此外，通过专家知识 elicitation 方法，将这些功能与11个调控类自然对人类的贡献（NCPs）联系起来，量化了森林砍伐对生态服务的综合影响。

森林砍伐与土地利用变化

在1990年至2020年间，研究区域的森林面积减少了42,224.45公顷，相当于初始森林面积的57.6%。这一损失主要源于农业和牧场的扩张，其中耕地增加了23,467.54公顷，牧场增加了14,351.63公顷。森林砍伐的进程在时间上并不均匀：1990年至2000年间，森林损失了11,134.60公顷（15.2%），而2000年至2020年间，损失加速，达到了31,089.85公顷，占2000年森林面积的50%。

空间上，森林砍伐主要集中在坡度较低（0-8%）且无保护 status 的区域。保护区内的情况各异：Arenillas生态保护区（REAr）由于严格的保护措施，森林覆盖基本保持不变；而Arenillas河—Tahuín大坝保护林（BP-Tahuín）则经历了与无保护区相似的森林损失，主要是由于转变为牧场。

生态系统功能的变化

森林砍伐导致了生态系统功能的显著退化。土壤有机碳储存（SOC）在1990年时总量为4,178,248.79吨碳，平均值为32吨碳每公顷。到2020年，由于森林转化为农业和牧场，SOC损失了约10%，其中森林土壤的贡献从65%下降至更低的水平。植物生物量碳储存（PBC）的损失更为严重：从1990年的9,162,222.66吨碳减少到2020年的4,562,857.01吨碳，损失了约50%。这些碳损失不仅影响了气候调节，还降低了土壤肥力和生态系统的 resilience。

侵蚀控制（EC）功能也显著下降。1990年时，研究区域的总侵蚀量为545,488吨每年，森林和牧场的平均侵蚀率较低（分别为0.48和1.33吨每公顷每年），而农业用地的侵蚀率较高（10.03吨每公顷每年）。到2020年，侵蚀量增加了112.5%，农业用地的侵蚀率升至14.53吨每公顷每年，牧场的侵蚀率也达到2吨每公顷每年。这一增加与森林砍伐后土壤暴露于降雨和径流直接相关，尤其在坡度较大的山区更为明显。

水调节（WR）功能的变化则通过归一化植被指数（NDVI）和相关系数来评估。结果显示，保护区内（如REAr）的WR能力较高，而无保护区和BP-Tahuín的WR能力显著下降，这与森林覆盖减少和土地利用变化密切相关。

生态服务的影响

生态系统功能的退化直接导致了调控类生态服务（NCPs）的下降。受影响最严重的服务包括空气质量调节（NCP3）、有害生物控制（NCP10）、气候调节（NCP4）、授粉（NCP2）和栖息地维持（NCP1）。这些服务的损失在无保护区和BP-Tahuín尤为明显，而REAr则保持了较高的服务提供能力。

专家评估显示，尽管某些服务（如NCP8）在社会感知中重要性较高，但其实际受影响程度较低；而其他服务（如NCP3、NCP10和NCP18）虽然受影响严重，却未被充分重视。这种认知与实际的错位突出了在生态保护政策中需要更好地整合科学评估和社会价值。

保护措施的有效性

研究表明，现有的保护措施在遏制森林砍伐和生态服务退化方面效果有限。REAr作为国家保护系统（SNAP）的一部分，通过严格的管理和执法，成功维持了森林覆盖和生态系统功能。相比之下，BP-Tahuín虽然被 designated 为保护林，但由于缺乏管理计划和 surveillance，其森林损失和生态退化与无保护区相似。

这揭示了“保护林”这一保护形式的局限性：它旨在通过可持续利用来实现保护，但在实际中往往无法有效阻止 deforestation。因此，研究呼吁需要更具弹性和适应性的保护策略，例如将机会成本和社会需求纳入保护计划，以提高其接受度和有效性。

未来保护策略的建议

为了更有效地保护厄瓜多尔干燥林及其生态服务，研究建议采取多种措施。首先，需要强化现有保护区的管理，确保其具备足够资源和执法能力。其次，应推广基于社区的支付 for ecosystem services（PES） schemes，例如Socio Bosque项目，通过经济激励鼓励 landowners 参与保护。

然而，当前PES项目在 study area 的参与度较低，主要 due to 支付金额不足、延迟发放以及未能充分考虑土地的机会成本。改进措施包括调整支付标准以反映实际生态价值、简化行政流程，以及引入私人资金支持。此外，未来的保护策略应同时应对 deforestation 和 degradation， since 后者即使在 canopy 保持完整的情况下也会损害碳储存、水资源和生物多样性。

结论

厄瓜多尔Arenillas和Zarumilla流域的热带干燥林在 past 30年间经历了严重的森林砍伐，导致了生态系统功能和服务的广泛退化。土壤有机碳、植物生物量碳、侵蚀控制和水调节功能的下降，直接影响了调控类生态服务的提供。现有保护措施在REAr中有效，但在BP-Tahuín和无保护区中效果有限。

研究强调，急需采取新型保护措施，将生态价值与社会经济需求相结合，以遏制森林砍伐 trend 并维护生态服务的可持续性。未来的研究应进一步探索退化对生态功能的协同影响，并将物质供给和文化服务纳入评估框架，以实现更全面的生态保护 human well-being。