《Environmental and Sustainability Indicators》：Impacts of Land Use Change and Climate-forcing Scenarios on Carbon Storage Dynamics in the Farallones de Cali National Natural Park
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本研究针对热带山地保护区碳汇功能受土地利用和气候变化双重威胁的问题，通过集成PLUS-InVEST模型框架，模拟分析了哥伦比亚卡利法拉永斯国家自然公园在2000-2023年历史变化及2070-2100年不同管理情景（PES/EPS）与气候路径（SSP245/370/585）下的碳储动态。结果表明：过去23年森林覆盖减少3.3%导致2.1 Mt C损失；未来生态保护情景（EPS）可实现+4 t C ha-1碳汇增益，而放任发展情景（PES）将造成-15 t C ha-1损失。该研究为热带保护区碳中和管理提供了空间明确的决策支持工具。
在哥伦比亚安第斯山脉与太平洋交汇处，有一片被称为"卡利法拉永斯国家自然公园"的生态宝库。这片占地近20万公顷的保护区不仅是81种濒危物种的家园，更扮演着至关重要的碳汇角色——如同地球的"绿色肺叶"，持续吸收大气中的二氧化碳。然而，这片生态珍宝正面临前所未有的威胁：非法的金矿开采在公园内留下千疮百孔，古柯种植面积持续扩张，道路网络的延伸为森林砍伐打开便利之门。更令人担忧的是，全球气候变化带来的温度上升和降水模式改变，可能进一步削弱这片森林的碳储存能力。
面对这些挑战，决策者陷入两难：如何在保护生态与满足当地社区发展需求之间取得平衡？如果放任农业和采矿活动扩张，会对公园的碳储存功能造成多大影响？反之，若实施严格的生态保护措施，又能在多大程度上增强森林的碳汇能力？为了回答这些问题，来自昆迪纳马卡大学的研究团队开展了一项创新性研究，其成果发表在《Environmental and Sustainability Indicators》上。
研究人员采用了多模型耦合的研究方法，主要包括：利用PLUS模型（斑块生成土地利用模拟）分析2000-2023年历史时期土地利用变化驱动机制，并模拟2070-2100年两种管理情景（生产扩张情景PES和生态保护情景EPS）下的土地利用格局；应用InVEST模型（生态系统服务综合评估与权衡）量化不同情景下的碳储存和碳 sequestration（碳 sequestration）动态；结合CMIP6气候情景（SSP245、SSP370、SSP585）评估气候变化对碳储影响的叠加效应。研究数据源包括遥感影像、地形、人口密度、道路网络等多源空间数据。
研究结果揭示了令人警醒的趋势和充满希望的未来可能：
土地利用变迁轨迹显示，在2000至2023年间，公园森林覆盖减少了3.3%，相当于损失了6500公顷森林，导致碳储量减少2.1 Mt C。农业和牧场景观从3.62%扩张至6.77%，形成了明显的"边缘效应"——退化主要发生在公园边界附近，而核心区因地形崎岖难以进入而保持相对完好。驱动因素分析表明，道路可达性（贡献度18.6%）和人口密度（11.6%）是农业扩张的主要推手，而陡坡（18%）和高海拔（13.4）则是森林保存的关键自然屏障。
未来情景预测呈现鲜明对比。在生产扩张情景（PES）下，到2100年森林覆盖率将进一步降至81.8%，碳损失高达15 t C ha-1，公园将从碳汇转变为碳源。而在生态保护情景（EPS）下，通过加强保护和恢复措施，碳储量可实现净增益达+4 t C ha-1。这种差异在空间分布上极为明显：PES情景下碳损失热点集中在北部、南部和西北部边缘区，而EPS情景下碳储存高值区在公园中部得以维持和扩展。
气候胁迫加剧了土地利用变化的影响。随着气候情景从SSP245（中等胁迫）向SSP585（高强度胁迫）过渡，碳损失逐步加剧。特别是在SSP585情景下，高温和降水模式改变会削弱植被生产力，进一步减少碳储存。统计分析证实，所有土地管理和气候情景组合间的碳储差异均达到统计学显著水平（p < 0.01），表明公园碳汇功能同时受到本地管理政策和全球气候变化的双重控制。
模型验证显示高精度模拟能力，Kappa系数达0.96，FoM为0.91，确保了研究结果的可靠性。敏感性分析表明，即使碳密度参数波动±20%，总体碳储趋势变化不超过4.8%，证明结论稳健。
研究的讨论部分深刻揭示了其科学和政策意义。空间明确的结果为保护区管理提供了"行动地图"，指出应重点防范北部、南部和东部三个"退化热点边缘带"，总面积约23000公顷。加强这些区域的巡逻、严格执行现有法律规定的500米道路缓冲区、恢复1500公顷矿区植被，到2030年可避免0.42 Mt CO2排放，这与哥伦比亚国家自主贡献（NDC）目标高度契合。
研究方法上的创新在于将PLUS模型模拟土地利用变化的能力与InVEST模型量化生态系统服务的功能有机结合，实现了从社会经济驱动到生态响应的全过程模拟。不过，研究也指出了一些局限性，如InVEST模型使用静态碳密度值，未能捕捉森林年龄和结构对碳储的影响；模型对社会政治因素（如土地权属冲突、武装团体活动）的考虑不足，而这些在哥伦比亚保护区管理中往往是关键因素。
从更广阔的视角看，这项研究的意义超越了卡利法拉永斯公园本身。它提供了一个可推广的评估框架，适用于其他热带山地保护区面临的土地利用和气候变化双重挑战。研究强调，保护区的长期碳韧性不仅需要严格的本地土地利用规制和持续的生态恢复投资，还必须与国家和全球尺度的气候承诺相协调。没有这种多层次协同，即使雄心勃勃的保护措施也可能难以抵消高强度气候情景带来的压力。
最终，这项研究向我们传达了一个明确信息：热带保护区的命运掌握在我们今天的选择中。是继续走不可持续的发展道路，让珍贵的生态系统和其碳汇功能持续退化？还是转向生态友好型发展模式，让自然保护与气候行动相得益彰？卡利法拉永斯的案例表明，通过科学规划和坚定行动，我们完全有可能在保护生物多样性和应对气候变化方面实现双赢。这项研究为决策者提供了实现这一目标的科学依据和实用工具，也为全球热带保护区的可持续管理指明了方向。
