温带森林两种恢复途径下碳积累速率相似但驱动机制迥异

针对人工林(PFs)与天然次生林(NRFs)固碳效率的争议，研究人员通过整合贝叶斯反演与可追溯性分析的陆地生态系统模型，揭示了54年恢复期内碳动态差异。发现人工林碳储存在2100年前主要受净初级生产力(NPP)驱动，而天然林则依赖土壤有机碳驻留时间(SOC τE)和C:N比。该研究为气候变暖背景下优化森林恢复策略提供了关键理论依据。

　　

在全球气候变化的紧迫背景下，森林恢复作为基于自然的解决方案备受关注。然而，人工种植林(PFs)与自然再生林(NRFs)究竟哪种方式能更高效地固存大气中的碳，科学界长期存在争议。这种争议直接影响到各国造林政策制定和气候模型的准确性。尤其令人困惑的是，在相同气候条件下，两种恢复途径可能表现出相似的碳积累速率，但其背后的驱动机制是否相同？这一问题尚未得到系统解答。

针对这一科学难题，东北林业大学毛尔山森林生态系统研究站的研究团队，选取了中国东北温带森林中4种NRFs（山杨-白桦混交林、硬阔叶林、杂木林和蒙古栎林）和2种PFs（红松林和兴安落叶松林）作为研究对象。这些森林均经历了54年的恢复过程，为比较长期碳动态提供了理想实验场。通过整合贝叶斯反演与可追溯性分析的陆地生态系统模型(TECO-CN)，研究人员首次量化了2015-2100年间碳储量的差异及其驱动因素。

研究主要采用三项关键技术：1) 基于TECO-CN模型的碳循环模拟框架，整合了植物-土壤连续体碳通量观测数据；2) 贝叶斯概率反演方法优化模型参数，降低预测不确定性；3) 可追溯性分析将碳储量分解为净初级生产力(NPP)和生态系统碳驻留时间(τ_E)两个维度。所有数据均来自毛尔山国家野外科学观测研究站的长期定位观测。

C storage capacity and storage dynamics
模型模拟显示，到2100年六种森林碳储量差异显著：兴安落叶松林(DL)最高达57.9 kg C m^?2，红松林(KP)最低仅34.8 kg C m^?2。碳积累速率范围从蒙古栎林的135.1 g C m^?2 year^?1到兴安落叶松林的400.3 g C m^?2 year^?1。值得注意的是，虽然PFs整体表现优异，但硬阔叶林(NRFs)凭借长达101年的碳驻留时间位列第二。

Discussion
驱动机制分析揭示关键差异：PFs的碳汇效率与植物性状强相关，特别是NPP、叶周转率和木质部碳分配比例；而NRFs则主要受土壤有机碳驻留时间、凋落物C:N比和土壤无机氮含量调控。兴安落叶松林(PFs)的卓越表现源于其NPP高达749.05 g C m^?2 year^?1，而硬阔叶林(NRFs)则通过延长τ_E实现持续固碳。

Conclusion
该研究首次阐明相同气候条件下不同恢复途径的碳汇机制分异：PFs是"高输入-短驻留"型碳汇，NRFs则呈现"低输入-长驻留"特征。这一发现为精准评估森林碳汇潜力提供了新范式，提示未来造林工程需根据目标（快速固碳vs长期稳定）选择适宜恢复方式。研究结果发表于《CATENA》，对实现中国"双碳"目标和全球森林可持续管理具有重要指导价值。