草地单株树木对微气候、土壤有机碳及水分入渗的生态效应研究

《Journal of Environmental Management》：What effect does an individual tree in a grassland have on microclimate, soil organic carbon, and water infiltration?

本文聚焦全球变化下木本植物向草地扩张的生态争议，以北美大平原单一杜松（Juniperus virginiana）为研究对象，通过微气候、土壤有机碳（SOC）及水分入渗的多维度监测，揭示单株树木对草地生态系统服务的复杂影响。研究发现树木虽能缓解极端高温（微气候调节），但未显著提升浅层SOC，且水分入渗的高变异性提示生态效应不确定性，为草地造林政策（afforestation）的可持续性评估提供关键科学依据。

　　

¹研究区域

我们在2022-23年于北美南部大平原的三个地点收集了微气候、土壤和水分入渗数据：斯蒂尔沃特区域机场（简称：机场；北纬36.160136，西经97.098039）、克罗斯蒂姆伯斯实验牧场（简称：CTER；北纬36.055138，西经97.191800）以及俄克拉荷马州奥兰多市附近的一处私人地产（简称：奥兰多）。所有地点均为正经历杜松（Juniperus） encroachment 的草地，该区域杜松扩张主要受干扰机制变化（例如，火的丧失）和气候变化驱动。

²结果

我们分析了1,177,465个近地表（ibutton）温度和1,002,505个近地表相对湿度的半小时测量数据点，以及来自120条样带（60条杜松样带和60条草本样带）的120个土壤有机碳（SOC）和水分入渗数据点。

³讨论

我们通过评估单一杜松（Juniperus）树木在杜松 encroached 草地内对这些生态系统服务的影响，评估了草地造林在单株树木尺度上对三种生态系统服务（即微气候调节、地下碳固存、水分调节）的影响。我们发现，单株树木能够调节草地中的高温近地表极端温度，这与我们的假设一致。这表明木本植物向这些生态系统的扩张可能...

⁴结论

我们使用2022-23年在北美南部大平原收集的数据，评估了草地造林在单株树木尺度上对三种生态系统服务（即微气候调节、地下碳固存和水分调节）的影响，以及此类影响是否可能对减缓气候变化产生积极影响。我们确定，在草地中建立的树木能在该生态系统的极端高温期间创造更凉爽的微气候。