埃塞俄比亚东南部Jello Muktar干旱山地森林与其相邻农林业系统中木本植物多样性、组成、结构及地上生物量碳储量的比较研究

本研究评估了埃塞俄比亚贾洛穆克塔尔干燥阿法尔山岳森林（JMF）及其邻近农林复合系统（AF）的木质物种多样性、组成、结构及地上生物量碳储量，并探讨多样性碳储量关系。通过分层系统抽样和多样性指数（香农H'、辛普森D、均匀度J）分析发现，JMF的物种多样性（H'=3.20，D=0.95，J=0.95）显著高于AF（H'=2.09，D=0.83，J=0.80），且JMF的地上碳储量（277.47 t/ha）是AF的13.7倍（20.17 t/ha）。独立样本检验显示JMF的多样性指数与AF存在显著差异（p<0.05），但H'指数无统计学差异。皮尔逊相关分析表明JMF中多样性指数与碳储量呈显著正相关（r=0.874-0.688，p<0.05），而AF的相关性不显著（r=0.253-0.196）。研究证实森林在保育生物多样性和碳汇潜力方面优于传统AF，但AF可作为森林缓冲区补充物种资源。

　　
埃塞俄比亚贾洛穆克塔尔干燥山地森林及其邻近农林复合系统的生物多样性特征与碳汇潜力研究

摘要与背景
本研究聚焦于埃塞俄比亚西部哈拉盖区干燥山地森林（JMF）与邻近农林复合系统（AF）的对比分析。在全球气候变化背景下，森林退化与农林复合系统管理成为影响区域碳汇能力的关键因素。研究通过对比自然森林与人工农林复合系统的物种多样性、群落结构及碳储量，揭示二者在生态服务功能上的差异与协同效应。

研究区域概况
研究区域位于东非高原，地理坐标介于北纬80°55'至90°31'，东经40°50'至56'之间。该区域海拔较高，年均气温25-27℃，年降水量321-1060毫米，呈现半湿润山地气候特征。土壤类型以砂壤土和粘壤土为主，局部区域存在基岩裸露现象。研究区面积1720公顷，涵盖自然森林与周边农林复合系统。

植被调查方法
研究采用分层系统抽样法，在JMF布设30个20m×20m样方，在相邻AF设置40个样方。样方分布间距500米，覆盖不同海拔和坡向区域。对胸径≥5cm的乔木及经济作物进行系统调查，特别关注咖啡（Coffea arabica）和卡法树（Catha edulis）等经济树种。

物种多样性分析
通过Shannon-Wiener指数（H'）、Simpson指数（D）和均匀度指数（J）评估多样性。结果显示JMF的H'=3.20，显著高于AF的2.09（p<0.05），但两者在均匀度指数上无显著差异（J=0.95 vs 0.80）。多样性分析表明，自然森林在物种丰富度和均匀度方面更具优势，而AF系统因经济作物主导导致物种均匀度较低。

物种组成对比
JMF记录到74种木质植物，涵盖47个科，其中Fabaceae和Euphorbiaceae各有6种。AF系统记录物种数量仅为JMF的19.5%（14/74），但包含更多经济价值物种如卡法树（Catha edulis）和咖啡树（Coffea arabica）。物种相似性系数仅17.65%，显示二者在植被组成上差异显著。

群落结构特征
JMF的胸径分布呈钟形曲线，10-20cm胸径的乔木占比达45.67%，而AF系统以10-30cm胸径为主（占比88.57%）。高度结构分析显示JMF乔木平均高度10.19米，显著高于AF的6.90米（p<0.05）。重要值指数（IVI）显示，Vernonia auriculifera（21.40%）和Juniperus procera（18.74%）为森林优势种，而AF中Catha edulis（66.92%）和Cordia africana（50.17%）占据主导地位。

碳储量评估
JMF地上生物量碳储量达277.47吨/公顷，显著高于AF的20.17吨/公顷（p<0.05）。碳储量差异主要源于：1）森林中存在胸径≥30cm的成熟乔木占比达35%；2）AF系统以低矮经济作物为主，胸径多在10-20cm区间；3）森林单位面积树密度（312株/公顷）是AF的2.4倍。

多样性-碳汇关系
JMF呈现显著的正相关性：Shannon指数与碳储量相关系数r=0.874（p<0.05），Simpson指数r=0.845，均匀度指数r=0.688。AF系统相关性不显著（p>0.05），可能因过度干预导致物种分布单一化。研究证实物种多样性指数与碳储量呈正相关，支持"多样性-稳定性-生产力"假说。

政策启示与生态管理
研究提出"双轨制"保护策略：1）优先保护JMF等原生森林，其碳汇能力是AF的13.8倍；2）规范AF管理，通过混交种植（如咖啡与固氮树种搭配）提升碳储量。政策建议将AF纳入国家碳汇交易体系，通过生态补偿机制激励农民保留树木。

创新点与局限性
首次在埃塞俄比亚山地地区建立森林与AF的碳汇对比模型，采用物种特异性方程（如Catha edulis的几何生长模型）提高计算精度。局限包括：1）AF采样时间集中于旱季；2）未考虑土壤碳库动态；3）部分经济树种（如咖啡）碳密度数据缺失。

结论
本研究证实自然森林在生物多样性保护与碳汇潜力方面具有不可替代性，而AF系统可作为补充碳汇源。建议将二者纳入协同管理框架，通过技术援助提升AF的碳汇效能。未来研究可深入探讨气候变暖对AF物种多样性的影响机制，以及遥感技术在大面积碳储量监测中的应用。