温带森林土壤团聚体碳固存的空间格局与树木大小效应：城市化背景下的生态调控机制

本研究通过中国东北720个样地的实证分析，揭示了树木大小与空间配置对土壤团聚体碳固存(SOC)的差异化影响：大树(高树高TH与枝下高UBH)导致大团聚体比例降低9.67%-20.14%，而树种混合(M)和空间聚类(W)使大团聚体SOC提升16.94%、总SOC(TSOC)增加14.91%。研究创新性提出城市森林中树木空间结构是通过调节土壤理化性质(容重BD、pH值等)介导碳固存的关键靶点，为基于自然的城市森林气候解决方案(NbS)提供了理论依据。

　　

Highlight

大树与低团聚体碳：人类干扰的生态关联

森林土壤碳积累对缓解气候变化至关重要。作为土壤结构基本单元，团聚体显著影响土壤功能(Soil functions)。本研究对中国东北温带森林720个样地的创新分析表明：1)高大树木(TH>25m)样地的大团聚体(>0.25mm)比例降低11.2%，其伴随的人类踩踏面积增加37%(p<0.05)；2)枝下高(UBH)每增加1m，大团聚体SOC降低0.8mg/g，这与土壤压实度(BD)增加0.12g/cm³显著相关；3)路径分析显示，大树通过"根系分泌物-微生物矿化"途径加速SOC周转，而人类活动强化了这种效应。

关键调控因子

ANOVA鉴定出树种混合度(M)、空间聚集指数(W)、UBH和TH是土壤变异的主控因子。其中M和W对团聚体稳定性(MWD)的解释度达41.3%，而TH主要影响粉粘粒组分(<0.053mm)的SOC化学结合态(p<0.01)。有趣的是，树种丰富度指数与SOC无显著关联，暗示在城市森林中空间配置比物种数量更重要。

空间聚类的碳增益机制

树木聚类(W>0.5)样地表现出：1)大团聚体比例提升27.81%，其SOC含量增加14.91%；2)通过降低容重(BD降低0.15g/cm³)和提升持水量(12.3%)改善微环境；3)增强真菌菌丝网络，使团聚体稳定性(GMD)提高18.7%。这种"空间结构-物理调节-生物协同"的三级调控通路，为城市森林碳汇管理提供了新靶点。

Conclusion

本研究揭示了树木空间配置与大小对土壤碳固存的拮抗效应：高大树木通过人类干扰和化学途径(降低pH 0.3单位)减少碳储存，而聚类混合通过物理-生物协同提升碳汇。这为城市森林实施基于自然的解决方案(NbS)提供了量化依据——优化树木空间布局可能比单纯增加树种更有效。