喜马拉雅西部娑罗双林地表呼吸及其组分对干扰梯度的季节响应机制与碳平衡调控

针对热带森林碳汇功能受干扰影响的关键问题，研究人员通过三年生长期观测，揭示娑罗双林地表呼吸(Rff)组分异质性响应规律：高干扰(HD)使自养呼吸(Ra)激增39.2%，而中干扰(MD)通过提升微生物量碳(MBC)促进异养呼吸(Rh)。该研究为预测森林碳通量对人为干扰的反馈提供了机理模型。

　　

在全球气候变化背景下，热带森林作为陆地最大的碳汇正面临严峻挑战。喜马拉雅山脉西部的娑罗双（Shorea robusta）林——这种被称为"sal"的旗舰树种构成的生态系统，每年可固定相当于1.7±0.5 Pg C的碳量。然而愈演愈烈的伐木活动正严重威胁其碳储存能力，特别是通过改变地表呼吸(R_ff)这一关键碳通量过程。更复杂的是，R_ff包含自养呼吸(R_a)和异养呼吸(R_h)两个组分，它们对干扰的响应机制存在"黑箱效应"，且季节动态可能进一步放大这种不确定性。

针对这一科学难题，印度大学拨款委员会资助的研究团队在喜马拉雅西部海拔450-700米的娑罗双林中展开创新研究。通过建立从无干扰(ND, <5%断面积移除)到高干扰(HD, >50%)的四级梯度样地，结合三年生长季观测，首次揭示了干扰-季节互作下R_ff组分的"跷跷板效应"。该成果发表在《Agricultural and Forest Meteorology》，为热带山地森林碳管理提供了理论基石。

研究采用经典壕沟法分离R_a与R_h，同步监测土壤温度(T_s)、体积含水量(VWC)、硝铵态氮等12项指标。通过路径分析和Q₁₀模型，解析微生物熵(Q_mic=MBC/SOC)等关键驱动因子。样本来自印度喜马偕尔邦Sirmaur地区的3个典型林分，确保生态代表性。

主要发现

1. 植被与土壤特征响应
   MD样地展现出"干扰悖论"：适度干扰使细根生物量(FRB)增加17.5%，土壤有机碳(SOC)提升21.3%，微生物量碳(MBC)达到雨季峰值(412 mg kg^-1)。而HD样地因冠层破坏导致土壤容重(BD)激增19.8%，形成物理性碳封存障碍。

2. 呼吸组分的分异响应
   R_a在HD样地呈现"爆发式增长"，较ND样地高出51.1%，主要源于林窗效应促进的次生植被根系增殖。相反，R_h在MD样地达到峰值，较ND高6.3%，这与MBC和硝态氮的协同增强直接相关。

3. 温度敏感性调控
   雨季高水分(>30% VWC)使Q₁₀值降低1.8-2.4倍，证明氮水耦合可缓冲升温对R_ff的促进作用。路径分析显示，Q_mic对R_h的解释度达47%，而BD对R_a的负向效应占主导(β=-0.62)。

结论与展望
该研究颠覆了"干扰必然加速碳流失"的传统认知，提出"中度干扰优化假说"：MD通过平衡FRB增长(提升R_a)与MBC活化(促进R_h)，实现碳通量的自我调节。特别值得注意的是，微生物熵(Q_mic)被确立为预测R_h的黄金指标，这对改进地球系统模型中的碳循环参数化具有里程碑意义。

Anand Shankar团队建议未来研究应关注壕沟法的生态扰动补偿算法，并拓展到其他热带山地树种。这些发现为制定基于自然解决方案的森林经营策略——如保留30-40%基面积的择伐制度，提供了坚实的科学依据。在全球升温1.5℃的情景下，该成果对维系喜马拉雅"碳汇走廊"功能具有重大实践价值。