农村人口减少与坡耕地弃耕促进喀斯特地区土壤有机碳储量增加

《Pathophysiology》：Rural Depopulation and Increased Soil Organic Carbon Storage in the South China Karst: The Roles of Cropland Abandonment and Vegetation Restoration

　　

摘要

耕地弃耕后的植被恢复通常伴随着土壤有机碳的积累。然而，农村人口减少、土地利用转型、生态恢复与区域土壤碳动态之间的关系尚未得到充分量化。本研究以中国南方喀斯特地区为研究对象，整合长期遥感数据、修正通用土壤流失方程、结构方程模型和随机森林分析，评估了农村人口减少、耕地弃耕、植被恢复和地表过程与0–20厘米表层土壤有机碳储量（SOCS）变化之间的统计关系和预测重要性。研究期间，农村人口比例从82.89%下降到48.91%，而1991–2019年累计净弃耕面积达到4.45×10⁴平方公里。同期，弃耕地上森林地上生物量和树木覆盖率分别以每年1.79兆克/公顷和1.27%的速度增加。结构方程模型显示，农村人口减少和坡耕地弃耕与植被恢复相关。植被恢复又与土壤侵蚀减少、土壤砂粒含量变化以及净初级生产力（NPP）增加相关，这些进一步与土壤有机碳储量增加相关。随机森林分析表明，净初级生产力和树木覆盖率是土壤有机碳储量变化的主要预测因子，其中在15°以上的中等和陡坡上响应最为强烈。这些发现表明，农村人口减少以及随之而来的边际坡耕地退出和植被恢复与喀斯特坡地土壤有机碳储量增加密切相关，为理解农村人口转型背景下的区域土壤碳动态提供了统计证据。