巴西半落叶季节性大西洋森林恢复地上生物量20年动态变化及其对碳汇潜力的启示

这篇研究通过20年时间序列监测，揭示了巴西大西洋森林人工恢复地地上生物量（AGB）的动态规律：早期（4-15年）快速积累（51.4→95.4 Mg/ha），后期（16-20年）因种植树木衰老死亡与新生个体补充失衡导致停滞（82 Mg/ha）。研究创新性指出，在高度破碎化景观中，木材密度（WD）和物种组成对碳储量的影响弱于个体周转率，为热带森林恢复的碳汇评估提供了关键实证。

　　

Abstract
研究证实森林恢复对缓解气候变化具有重要作用，但热带地区主动恢复区域的地上生物量（AGB）动态数据仍较匮乏。该研究通过2010、2017和2022年三次普查，追踪了6个4-20年树龄的大西洋森林恢复地的AGB变化。结果显示，恢复地AGB从2010年的51.4 Mg/ha快速增长至2017年的95.4 Mg/ha，但在2022年停滞于82 Mg/ha。这种动态主要受树木周转率驱动——新招募的幼树无法弥补衰老期种植树木死亡导致的生物量损失，而木材密度和物种组成的影响不显著。

Implications for Practice
• 高度破碎化景观中，10年后的原生树种恢复地碳汇能力存在不确定性
• 早期恢复阶段（≤20年）的AGB波动更取决于树木周转率而非木材密度
• 远离森林残余的区域需通过增加种植物种丰富度作为权宜之计

Introduction
热带森林的高生物多样性导致其碳储存存在显著变异，其中木材密度（WD）作为关键功能性状直接影响碳存储模式。尽管快速生长的低WD树种能在恢复初期加速碳积累，但中长期动态仍不明确。大西洋森林作为全球生物多样性热点，其恢复项目的长期AGB监测数据尤为稀缺，限制了碳汇潜力的准确评估。

Methods
Study Region
研究位于巴西南部巴拉那州，原生态为季节性半落叶大西洋森林（20-50%落叶树种），现存景观高度破碎化。所有样地均位于肥沃的红色硝土和红壤上，气候为湿润亚热带（柯本气候分类cf型）。

Vegetation Sampling
在6个恢复地设置永久样方（10×10 m），分三次普查（2010/2017/2022）测量所有DBH≥1.9 cm的木本个体。AGB通过泛热带方程计算（Chave et al. 2014），其中DBH≥5 cm的树木采用WD加权估算，棕榈科和Cecropia pachystachya则通过体积法特殊处理。

Results
AGB在4-15年间显著增长（p=0.01），但11-20年间无显著变化（p=0.13）。个体分析显示，1个恢复地AGB下降，4个停滞，仅1个持续增长。20-30 cm和≥30 cm径级的AGB和WD在后期显著增加（p<0.05），但小径级个体（1.9-4.9 cm）密度保持稳定。PERMANOVA证实物种生物量分布随时间显著变化（p=0.001）。

Discussion
研究发现：

1. 快速积累期局限：种植树木的生长驱动了前10年的AGB激增，但后期衰老死亡导致增长停滞，这与高度破碎化景观限制物种自然迁入有关。
2. 功能性状影响微弱：WD和物种组成的变化未能显著改变AGB积累模式，颠覆了传统认知。
3. 监测必要性：气候扰动等因素使生物量积累呈现随机性，强调长期时间序列数据对降低评估不确定性的关键作用。

该研究为热带森林恢复的碳汇管理提供了重要启示：在破碎化景观中，单纯依赖早期种植策略可能难以实现长期碳储存目标，需结合辅助再生等干预措施。