中西部非洲生态系统土壤有机碳储量的提升策略：实现“千分之四倡议”目标的系统性综述

为解决中西部非洲生态系统因不可持续土地利用导致的土壤有机碳(SOC)下降、土壤侵蚀加剧及粮食安全问题，研究人员通过系统综述77篇文献(1990-2024)，评估了基于自然的解决方案(NbS)对SOC储量的提升效果。研究发现混合树种种植可使SOC年增量达1.9 Mg C ha?1，退化地造林使碳储量提升1.5倍，为应对气候变化和实现可持续发展目标(SDGs)提供了科学依据。

　　

研究背景
中西部非洲生态系统正面临严峻挑战：不可持续的土地利用方式导致土壤有机碳(SOC)以每年2.8-13 Mg C ha^?1的速度流失，土壤侵蚀加剧，生物多样性锐减，粮食安全受到威胁。这种恶性循环与当地普遍存在的刀耕火种、过度采伐等传统耕作方式密切相关。更令人担忧的是，该地区SOC平均含量已低于1.5%，远不能满足生态系统健康需求。在此背景下，如何通过创新策略提升SOC储量，成为实现"千分之四倡议"（全球土壤碳储量年增0.4%的目标）和联合国2030年可持续发展议程的关键突破口。

研究方法
研究团队通过系统文献综述方法，筛选Web of Science等三大数据库中1990-2024年的77篇核心文献。采用PRISMA流程进行文献筛选，重点分析不同土地管理措施对SOC的影响机制。研究涵盖半干旱、稀树草原和森林三大生态区，评估指标包括SOC储量变化、温室气体排放及作物产量等。通过Meta分析比较单一树种与混合树种种植、自然恢复与人工干预等策略的碳封存效率。

研究结果

3.2.1 半干旱生态区
在萨赫勒地区，研究发现金合欢属树种表现出卓越的固碳潜力。其中，阿拉伯胶树(Faidherbia albida)和Piliostigma reticulatum可使SOC储量提升1-1.5倍。CENTURY模型预测，豆科树种与农作物间作系统在25年内可实现0.22 Mg C ha^?1 yr^?1的SOC增量。特别值得注意的是，Acacia polycantha建立的改良休耕地，其SOC稳定性显著优于其他树种，为半干旱区碳封存提供了优选方案。

3.2.2 稀树草原生态区
几内亚草原的研究数据揭示，灌木Crossopteryx febrifuga冠层下0-20 cm土层SOC储量(34.5 Mg C ha^?1)较裸地高出10-11%。更引人注目的是，木豆(Cajanus cajan)与飞机草(Chromolaena odorata)混种2年后，表层土壤SOC增加17%，同时山药产量提升35%。这一发现为农林复合系统优化提供了实证依据。

3.2.3 森林生态区
刚果沿海稀树草原的长期观测显示，7年生混合林分(50%固氮树种)的SOC储量(17.8 Mg C ha^?1)显著高于纯林。其中，固氮树种混交林每年可固定83.6 Mg CO² ha^?1，而N₂O排放风险极低。在科特迪瓦，多树种混交林(柚木、Terminalia等)的SOC储量(28.8 Mg C ha^?1)已接近天然半落叶林水平(32.9 Mg C ha^?1)，证实了生态修复的可行性。

3.3 土壤健康与食物系统的关联
研究建立了SOC储量-土壤健康-粮食生产的量化关系模型。数据显示，豆科休耕地轮作使贝宁玉米产量提高7倍，SOC年增率达8.75‰；尼日利亚大豆残体配合施肥处理使山药增产40%。这些结果印证了"健康土壤-可持续食物系统"的正向循环机制。

结论与展望
该研究首次系统评估了中西部非洲不同生态区SOC提升策略的有效性，证实基于自然的解决方案(NbS)可实现"千分之四倡议"目标。创新性地提出生态区差异化方案：萨赫勒地区推荐FMNR(农民管理的自然再生)技术；稀树草原区宜采用灌木-草本混种；森林区应发展多树种混交林。研究还指出，当前碳监测(MRV)体系标准化不足、本土树种遗传资源研究薄弱等瓶颈问题。未来需加强：1)气候变化对NbS长期影响的预测模型；2)树种功能性状与碳封存效率的关联机制；3)社会经济因素对技术采纳的影响机制。这些发现为非洲国家制定碳中和政策提供了关键科学依据，对实现联合国SDGs 2(零饥饿)、13(气候行动)和15(陆地生物)目标具有重要指导价值。