西班牙森林凋落物动态驱动因素的多尺度研究：基于ICP-Forests监测网络的气候、环境与林分结构影响分析

推荐：本研究基于ICP-Forests Level I监测网络620个样地的11年数据，解析了西班牙四大生物气候区凋落物生物量（Mg ha?1）和碳氮比（C/N）的时空格局。研究发现大西洋区混合林凋落物储量最高（11.21±7.7 Mg ha?1），而地中海区C/N比显著下降，揭示了气候变暖与降水减少对森林碳循环的关键影响，为全球变化背景下森林管理提供科学依据。

　　

森林作为地球最重要的碳汇，储存着全球40%-60%的陆地碳，每年固定约33%的化石燃料碳排放。然而，近年来森林碳汇能力持续下降，1990-2020年间全球森林碳储量减少了6吉吨。在这其中，凋落物作为连接植被与土壤的关键纽带，虽仅占欧洲森林碳储量的8.7%，却在养分循环、碳封存和污染物截留等方面发挥着不可替代的作用。特别是在气候变化加剧的背景下，凋落物动态的时空变异如何响应环境变化，成为生态学研究的重要前沿问题。

西班牙森林科学研究院（INIA-CSIC）的研究团队通过ICP-Forests Level I监测网络的620个样地数据，首次系统评估了2014-2024年间西班牙四大生物气候区（地中海、大西洋、高山和麦卡罗尼西亚）凋落物生物量与质量的演变规律。研究发现大西洋生物区的混合针阔叶林凋落物储量最高（达11.21±7.7 Mg ha^?1），而地中海区的凋落物碳氮比（C/N）呈现显著下降趋势。这些发现揭示了气候变暖与降水格局改变对森林碳循环的深远影响，相关成果发表在《Forest Ecology and Management》上。

研究人员采用广义线性混合模型（GLMM）分析三周期监测数据，结合ERA5气候再分析资料，整合了林分年龄、郁闭度等关键变量。通过50×50 cm标准样方采集凋落物，经70℃烘干后采用LECO CN-2000分析仪测定碳氮含量，构建了涵盖气候、地理和林分特征的多维度驱动模型。

3.1 凋落物生物量动态

全国尺度分析显示凋落物储量从第一周期（2014-2017）的6.51 Mg ha^?1显著下降至第三周期（2021-2024）的5.45 Mg ha^?1。大西洋区混合林储量最高，而地中海区开放林地最低（仅2.37±1.76 Mg ha^?1）。模型表明降水量每增加1 mm可使凋落物增加0.000516 log单位，而林分年龄增长则呈现负效应。

3.2 凋落物质量动态

全国C/N比从第一周期的53.2±22.3降至第三周期的44.4±20.7，伴随碳含量下降4.2%而氮含量上升16.7%。地中海区针叶林C/N比最高（58.2±21.1），而麦卡罗尼西亚区松林竟达88.1±41.1，反映分解速率的显著区域差异。温度每升高1℃导致C/N比增加0.029 log单位。

3.3 模型性能

时空因子对凋落物储量解释力达66%（条件R2），其中监测周期、森林类型和降水权重最高（0.79）。C/N比模型显示阔叶林对降低C/N比效应最强，温度则显著提升C/N值。

讨论部分指出，大西洋区较高的生产力与降水促进凋落物积累，而地中海区干旱导致分解受阻。特别值得注意的是，林分年龄呈现"先增后减"的非线性效应，这与树木生命周期中的叶面积指数变化规律吻合。研究首次证实西班牙森林凋落物质量持续改善（C/N比下降），可能源于氮沉降增加或气候驱动的生理适应。

该研究为理解森林-气候反馈机制提供了关键数据，尤其揭示了地中海生态系统对气候变化的脆弱性。成果对完善碳汇计量模型、制定适应性森林经营策略具有重要指导价值，特别是在全球变暖导致干旱加剧的背景下，如何平衡林分密度调控与碳汇功能维持成为亟待解决的科学命题。未来需加强麦卡罗尼西亚等数据薄弱区的监测，并延长观测周期以验证当前发现的长期趋势。