埃塞俄比亚谢卡森林生物圈保护区的碳储量动态：60年变化轨迹（1990–2050年）及其对生态系统服务和保护的影响

《Scientific African》：Carbon Stock Dynamics in Sheka Forest Biosphere Reserve, Ethiopia: A 60-Year Trajectory (1990–2050) and Its Implications for Ecosystem Services and Conservation

碳储量评估与预测：以埃塞俄比亚谢卡森林生物圈保护区为例。研究通过样方法测定植被结构和土壤特征，结合InVEST和CA-Markov模型分析1990-2050年碳动态，发现活树（51%）和土壤有机碳（48%）是主要碳库，但近20年碳储量年均下降2.5吨/公顷，2050年或进一步减少18.1%。研究强调坡度（正相关）、木质多样性（弱正相关）对碳储量的影响，建议通过社区管理、可持续利用等综合措施逆转碳流失趋势。

　　森林是全球气候系统中不可或缺的一部分，它们通过吸收大气中的二氧化碳，扮演着重要的碳汇角色。然而，尽管其重要性，森林生态系统，尤其是热带地区的森林，正面临日益严重的人为干扰，如森林砍伐、土地利用变化和不可持续的资源利用。这些干扰不仅威胁到森林的生态功能，还导致了全球碳储量的持续下降。为了应对这一挑战，基于自然的解决方案，如森林保护、可持续管理和生态恢复，正被越来越多地视为应对气候变化的关键策略。

在这一背景下，生物圈保护区被设计为一种整合生物多样性保护与可持续发展的模式。这些保护区，特别是在热带地区，被期望能够维护关键的生态系统功能，包括碳封存，同时促进人与自然的和谐共存。然而，尽管全球对热带生物圈保护区作为碳保护工具的重要性有所认识，但对其实际碳储量随时间变化的影响，缺乏充分的实证研究。因此，评估这些保护区在维持或增强碳储量方面的有效性仍然是一个尚未完全理解的领域。

本研究聚焦于埃塞俄比亚的Sheka森林生物圈保护区（SFBR），旨在评估该地区自1990年至2050年间碳储量的变化，以及其对生态系统服务和保护工作的潜在影响。研究通过在三个不同海拔梯度的横断面上设立49个样地，系统地分析了植被结构和土壤特性。结果表明，活立木的碳储量最高，约为295.48±43.24吨/公顷，其次是土壤有机碳，约为279.48±8.73吨/公顷。此外，碳储量与木本植物多样性呈正相关，并在不同地形和土地利用类型中表现出显著差异。

研究还揭示了从1999年到2020年，SFBR的总碳储量每年减少约2.5吨/公顷，预计到2050年，这一损失将增加到每年3.1吨/公顷。尽管SFBR被指定为生物圈保护区，但其碳储量仍持续下降，这表明即使在受到保护的地区，森林碳储量也面临着严峻的挑战。这种趋势可能与农业扩张、木材采伐和居民区扩展等人为压力有关，这些因素显著削弱了森林的碳封存能力。

研究进一步指出，虽然木本植物多样性对碳储量有积极影响，但其作用相对有限。这意味着，碳储量的维持不仅仅依赖于物种的多样性，还受到其他生态和环境因素的影响，如植被结构、土壤健康和地形特征。此外，研究发现，尽管森林在碳封存、生物多样性和生态系统功能方面至关重要，但其碳储量仍受到土地利用类型变化的显著影响。自然森林的碳储量远高于农业用地、居民区和茶园等非森林土地利用类型，这表明保护自然森林和推广可持续的农业实践对于维持碳储量和生态系统服务具有重要意义。

研究还采用了InVEST模型和CA-Markov模型来预测未来土地利用和碳储量的变化。模型结果显示，SFBR的碳储量预计在2030年、2040年和2050年分别比1999年减少13.1%、15.9%和18.1%。同时，碳的净现值（NPV）预计也会出现显著下降，从1999年的基础值开始，到2030年、2040年和2050年分别减少至422.1、385.5和350.6美元/公顷每年。这些结果突显了持续土地利用变化对生态系统服务和经济价值的双重影响，强调了采取针对性的保护和土地管理策略的紧迫性。

从生态和经济的角度来看，保护森林生态系统不仅是应对气候变化的重要手段，也是保障当地社区生计的关键。森林不仅提供了丰富的生物多样性，还支持了多种生态系统服务，如水源保护、土壤保持和气候调节。因此，推动基于社区的森林管理，以及实施支付生态系统服务（PES）等政策工具，对于实现森林的可持续管理和碳储量的保护至关重要。这些措施可以激励当地社区参与森林保护，同时确保他们在资源利用中获得经济收益。

此外，研究还强调了在评估碳储量时考虑地形因素的重要性。例如，坡度较低的区域表现出较高的碳储量，而坡度较高的区域则相对较低。这可能与土壤营养物质的积累和植物生长条件有关。同时，坡向也对碳储量产生影响，西北坡面由于其微气候条件（如适度的阳光照射和土壤水分保持）而表现出更高的碳储量。这些发现表明，土地管理策略必须因地制宜，充分考虑生态和地理条件，以有效保护碳储量和生态系统服务。

综上所述，SFBR的碳储量变化不仅反映了森林生态系统面临的挑战，也揭示了在热带地区实施有效保护措施的必要性。通过加强机构支持、改善土地权属安全和提高当地社区在森林治理中的参与度，可以为建立可持续的森林管理模式提供可行的路径。这不仅能增强森林的碳封存能力，还能促进生物多样性保护和当地社区的生计改善。因此，针对SFBR的保护策略需要综合考虑生态、经济和社会因素，以确保其在全球气候变化应对和可持续发展中的作用得以充分发挥。