山地云雾林土壤碳库稳定性对森林管理的响应：以墨西哥塞拉戈达生物圈保护区为例

《Carbon Balance and Management》：Carbon storage in mountain cloud forest communities, Jalpan de Serra, Querétaro, México

本研究针对山地云雾林(MCF)碳储存潜力及其在保护梯度上的变化模式信息匮乏的问题，研究人员通过评估不同碳库（土壤、地上生物量、凋落物和根系）的贡献，揭示了尽管地上生物量因木材和薪柴提取而贡献较低，但土壤（尤其是具有8-10厘米厚O层和深厚A层的土壤）是主要的碳库（68.08-198.1 Mg C ha-1），其碳稳定性归因于抗分解有机化合物和粘土-腐殖质复合物的形成。结果表明MCF在受保护条件下仍维持着重要的碳封存生态功能，对制定保护政策以应对气候变化和退化具有重要科学意义。

　　

在全球气候变化背景下，森林生态系统作为重要的碳汇，其碳储存潜力与稳定性备受关注。其中，山地云雾林(MCF)作为脆弱生态系统，虽仅占全球陆地面积的极小部分，却拥有惊人的生物多样性和碳调节能力。然而，这类生态系统正面临着气候变化和人类活动（如农业、畜牧业扩张、木材采伐和火灾）带来的巨大威胁，导致其碳储存潜力及变化模式的信息十分稀缺。尤其是在森林保护与可持续利用并存的区域，厘清不同碳库（如土壤、地上生物量、凋落物、根系）的贡献及其与森林和土壤保育程度的关系，对于评估其生态功能、制定有效的保护和管理策略至关重要。为此，Fuentes-Romero Elizabeth等人以墨西哥克雷塔罗州塞拉戈达生物圈保护区(RBSGQ)内的MCF为研究对象，开展了此项生态与土壤学研究，相关成果发表在《Carbon Balance and Management》上。

为了回答上述问题，研究人员在保护区的Valle Verde-Ojo de Agua de San Francisco小流域选取了7个具有不同保育状况的MCF群落。研究综合运用了植被调查（设置样方测量树木胸径、计算多样性指数和生物量）、土壤剖面调查与分层采样（描述发生层、测定容重、pH、有机碳(SOC)、全氮(TN)等）、以及碳储量计算（采用异速生长方程、损失点火法(LOI)和湿氧化法等）等关键技术方法，系统评估了不同碳库的碳储量。

Composition and structure of plant communities

研究共记录到18科51种木本植物。群落物种丰富度在14到22种之间，多样性指数为1.8-2.3。群落结构异质性高，地上生物量在85.75至238.36 Mg ha^-1之间。研究发现，地上生物量较高的群落（如1263和1115 m asl）其基部面积较大，且>30 cm径级的树木对生物量贡献更大；而地上生物量较低的群落（如1199和1235 m asl）则具有较高的树干密度和较小径级的树木优势，这反映了木材选择性采伐等人类活动对森林结构的影响。

Physical and chemical properties of litter and soil

土壤是主要的碳库，碳储量为68.08至198.1 Mg C ha^-1。所有研究点均发育了厚度为8-10厘米的有机层(O层)，并进一步分为Oi、Oe、Oa亚层，其有机碳含量高达270-700 g kg^-1。矿质土壤表层（0-40 cm）有机碳含量>10 g kg^-1，容重较低(<1 g cm^-3)，C:N比在10-25之间。深层土壤（最深至120 cm）仍检测到有机碳，表明碳在土壤剖面中有深层储存的潜力。

Principal component analysis

主成分分析(PCA)将7个研究点分为两组：一组（1115, 1254, 1263, 1295 m asl）具有较高的地上生物量和较低的土壤C:N比；另一组（1199, 1235, 1238 m asl）则地上生物量较低，土壤C:N比较高。这进一步印证了森林管理强度（如采伐、放牧）对生态系统属性的影响。

MCF carbon stock

MCF生态系统总碳储量在145.9至279 Mg C ha^-1之间。土壤是最大的碳库（贡献率46.6%至73.3%），其次是地上生物量（17.4%至41.8%），凋落物和根系贡献较小（合计约5-18%）。尽管不同生物量组群间的总碳储量无显著差异，但土壤碳库的贡献在受到干扰的群落中依然保持较高水平，显示了土壤碳库的相对稳定性。

The distribution of the carbon stock in the litter and soil

凋落物碳储量为12.9至26.1 Mg C ha^-1。有机层的形态（如过渡型腐殖质moder/mor或moder/mull）和碳储量与分解速率和人为干扰有关。土壤碳储量的60%以上集中在0-40 cm的土层中。碳的稳定性与粘土-腐殖质复合物的形成、有机分子的复杂化以及物理保护（如团聚体）密切相关。

研究结论强调，山地云雾林的碳封存潜力主要体现在土壤，特别是其表层有机层和深厚的、高碳含量的A层。尽管地上生物量因森林管理而减少，但土壤碳库由于抗分解有机化合物（如来自栎属植物）的存在和粘土-腐殖质复合物的形成而表现出较强的恢复力，这在一定程度上减缓了侵蚀等退化过程的影响。这表明，在塞拉戈达生物圈保护区保护政策的调控下，该区域的MCF仍能维持支持碳封存的生态和生物地球化学过程。因此，保护MCF，特别是维持其森林结构（如较高的基部面积）和减少火灾等干扰，对于保障其碳汇功能以应对气候变化至关重要。未来需要持续监测MCF碳库的变化，以深入理解人类活动对碳储存的影响。