加纳安卡萨保护区内，沿地形和土壤梯度变化的植物群落组成及碳储量

中国热带森林生态系统的碳储量与植被响应机制研究。通过分析安卡萨保护区的地形和土壤属性对植被特征的影响，发现土壤化学性质（pH、EC、有效磷等）解释了71.2%的植被变异，其中铝离子和镁离子对物种多样性影响显著。总地上碳储量为4932.76吨，竹炭穹顶区碳储量最高（1035.5吨/公顷）。研究揭示了地形梯度（海拔10.7%）、栖息地类型（9.8%）与土壤属性（71.2%）共同驱动植被格局。该成果为热带雨林碳汇管理提供了量化依据，并验证了Ankasa保护区的高生物多样性保护价值。

　　
本研究聚焦于加纳恩卡萨保护区内（ACA）三个不同生境类型中地形与土壤特性对植物群落结构和碳储存的影响。通过对比分析发现，土壤属性对植被特征的调控作用显著高于地形因素，其中总氮（TN）、镁（Mg2?）、钾（K?）和土壤有机质（SOM）等指标对植物多样性、密度及碳储量具有决定性作用。

研究区域包含三个典型生境单元：受人为干扰较小的竹海大乔木区（BC-BGA）、临近溪流的原始雨林区（BT-LT）以及周边农业活动频繁的营地区（DW-EC）。通过设置50×50米样方进行系统调查，结合土壤采样与植被普查，揭示了以下关键规律：

1. **地形因素的有限影响**
尽管海拔存在差异（77.8-102.8米），但坡度（7-8度）和坡向（176-197度）在三个生境中未呈现显著分异。这表明在海拔梯度不大的情况下，地形因素对植被格局的塑造作用有限，更多受制于土壤条件。

2. **土壤特性的主导作用**
实验数据显示，土壤pH值（4.76-5.71）、电导率（18.45-140.60 μS/cm）、有效磷（4.89-14.50 mg/kg）等指标在三个生境间存在极显著差异（p<0.001）。其中：
- BC-BGA生境土壤有机质含量最高（1.92 g/kg），铝离子（Al3?）浓度达0.48%，与该区域丰富的乔木群（1025株/公顷）及高碳储量（1035.50 t C/公顷）呈正相关
- DW-EC营地土壤酸度最强（pH 5.71），有效磷含量最高（14.50 mg/kg），但植被密度最低（875株/公顷）
- BT-LT溪流区土壤总氮（TN）含量突出（0.52 g/kg），对应高物种多样性（18种/公顷）

3. **植被特征的分异规律**
通过指示物种分析发现，65种植物中38种具有单一生境特异性，27种存在生境间共享。BC-BGA区以大乔木群为特征，包含9种特有指示物种（如Scaphopetalum amoenum），其碳储量达区域均值1.26倍。BT-LT溪流区拥有最高物种多样性（2.51 Shannon指数），但碳储量仅591 t C/公顷，显示生态功能与物质储备的平衡机制。

4. **碳循环的关键参数**
研究估算整个保护区地上碳储量达4932.76吨，折合822.13吨/公顷。多元回归分析表明：
- 碳储量与铝离子浓度（r2=0.2276）、土壤酸度（r2=0.1276）呈正相关
- 有机碳（OC）与总氮（TN）的耦合效应解释了41.85 Tg区域碳储量的72.3%
- 坡向与钙离子（Ca2?）浓度共同影响碳分配格局（RDA分析显示相关系数达0.40）

5. **管理启示**
研究证实ACA作为高生物多样性保护区（维管植物800+种，鸟类190+种），其管理应重点关注：
- 优先保护BC-BGA区，该区域单位面积碳储量是BT-LT的1.75倍，且包含特有树种Mallotus oppositifolius
- 针对DW-EC农业干扰区，需实施土壤改良措施（如补充有效磷）以提高植被恢复效率
- 建立基于土壤指纹图谱（如SFI指数13.55-26.01）的分区管理机制，BC-BGA的SFI值达24.08，表明其土壤肥力显著优于其他区域

研究创新性地将碳循环模型与指示物种分析结合，发现：
- 土壤有机质每增加1%，对应碳储量提升0.8-1.2%
- 坡向东南（SE）的生境铝离子溶出量最高，制约了该区域植被恢复
- 特有物种对土壤酸碱缓冲能力（pH 4.76-5.71）有特殊适应机制

该成果为西非热带雨林保护提供了科学依据，特别是揭示了土壤有机质与氮磷循环的耦合机制，对制定基于生态过程（如养分循环）的适应性管理策略具有重要参考价值。研究建议在ACA实施"土壤-植被-碳"协同监测系统，重点监测有机质动态和铝离子迁移规律，这对维护区域碳汇功能（当前估值41.85 Tg C）具有关键作用。