《Land Degradation & Development》：Community-Managed Systems as Nature-Based Solutions: Effects of Elevation and Size on Floral Richness and Carbon Stock of Sacred Groves in Kerala, India
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将全球变暖限制在1.5°C–2°C需要快速减少大气中的碳，这凸显了保护具有高碳储量潜力的生态系统的必要性。圣林是通过传统习俗加以文化保护的森林片段，代表了社区管理的景观，作为自然解决方案具有显著潜力。本研究评估了海拔和林地面积对印度喀拉拉邦不同地貌区域55个圣
将全球变暖限制在1.5°C–2°C需要快速减少大气中的碳，这凸显了保护具有高碳储量潜力的生态系统的必要性。圣林是通过传统习俗加以文化保护的森林片段，代表了社区管理的景观，作为自然解决方案具有显著潜力。本研究评估了海拔和林地面积对印度喀拉拉邦不同地貌区域55个圣林（31个低地、19个中部和5个高地；面积范围0.025至20.2公顷，海拔范围3至906米）植物物种丰富度、碳储量和土壤性质的影响。地上生物量碳采用异速生长方程估算，土壤有机碳通过湿消化法定量；这些组分合并以估算总碳储量。采用单因素方差分析（one-way ANOVA）、Kruskal–Wallis检验和多元线性回归，分析了物种丰富度、碳储量和土壤性质在海拔及林地面积类别间的差异。总碳储量范围为30.46至318 Mg ha?1（平均值113 Mg ha?1），但与海拔或林地面积无显著关系。相比之下，植物物种丰富度（5–177种）在两个因素间均存在显著差异（海拔：p = 0.005，林地面积：p < 0.001）。中部地区的圣林在各海拔类别中支持最高的平均物种丰富度（70种），相比之下高地为56种、低地为37种；而较大的圣林容纳更多物种（71种），超过中型（67种）和小型（30种）圣林。多元回归确定土壤氮为物种丰富度最强的预测因子（调整后R2 = 0.19），林地面积呈现一致但边际的正效应；而总碳储量最佳由交换性钾解释（调整后R2 = 0.13）。土壤性质，特别是交换性钾（中部圣林最高，0.004%）和容重（高地圣林最高，1.76 g cm?3），表现出明显的地貌格局。结果表明，无论面积或海拔如何，圣林均持续储存大量碳，而生物多样性保护则受到林地范围和海拔的强烈影响。这些发现强调了圣林作为有效自然解决方案的作用，其中传统管理在人类主导的景观中同时支持生物多样性保护和气候变化减缓。建议将系统管理和生态恢复实践纳入现有保护框架，并辅以积极的社区参与。
论文解读
一、研究背景与问题
随着全球变暖逼近1.5°C–2°C的安全阈值，基于自然的解决方案在气候变化减缓中的重要性日益凸显。自然陆地植被在碳固存中发挥着关键作用，保护和恢复原生森林不仅能增强碳捕获能力，还能保障遗传资源和维持生态系统功能。圣林作为一种传统的保护机制，是源于刀耕火种时期、通过文化习俗加以保护的小型森林片段，广泛分布于亚洲、非洲、欧洲和美洲，其中印度拥有数量最多的圣林。在Western Ghats生物多样性热点区域内，由于加速的土地利用变化和景观破碎化，圣林的保护尤为迫切。
然而，现有研究存在若干空白：印度大多数圣林研究局限于单一地点或单一地貌区域，很少在同一分析框架内同时评估生物多样性、地上生物量碳和土壤有机碳；海拔和林地面积对物种丰富度及碳储量的影响在社区管理的森林片段中很少被检验。尽管喀拉拉邦拥有印度最密集的圣林网络之一，并跨越从沿海低地到Western Ghats的压缩但生态上独特的海拔梯度，尚无多地点研究评估这些传统管理的片段在该梯度上是否持续提供生物多样性和碳效益。本研究正是针对这些空白，提出假设：植物物种丰富度随海拔升高而下降、随林地面积增大而增加；地上生物量碳随林地面积增大而增加；土壤有机碳在高海拔地区积累。
二、研究内容与主要结论
研究人员在喀拉拉邦55个圣林中整合了生物多样性、生物量碳和土壤有机碳的测量，评估了海拔和面积如何塑造这些参数。结果显示：物种丰富度在不同圣林间差异显著（5–177种），总碳储量范围为30.46至318 Mg ha?1（平均113 Mg ha?1）。海拔和面积显著影响物种丰富度——中部地区圣林平均丰富度最高（70种），大于高地（56种）和低地（37种）；大面积圣林支持更多物种（71种），超过中型（67种）和小型（30种）圣林。多元回归确定土壤氮为物种丰富度最强的预测因子（调整后R2 = 0.19），交换性钾为总碳储量唯一显著预测因子（调整后R2 = 0.13）。总碳储量与海拔或面积无显著关系，表明碳储存更多受植被结构、林分成熟度和传统管理实践控制，而非空间或地形位置。这一发现具有重要意义：圣林作为多功能、社区管理的景观，尽管面积小且分布破碎，仍能维持可观的生物多样性和碳储量，且这两项生态系统服务受不同而非共同的驱动因素塑造，对圣林作为自然解决方案的优先排序和管理具有直接指导意义。
三、主要技术方法
研究人员在喀拉拉邦不同地貌区域选取55个圣林作为样本，涵盖低地（31个）、中部（19个）和高地（5个），面积范围0.025–20.2公顷，海拔范围3–906米。在每个圣林内随机设置10个样方（5–10 m2），通过物种–面积关系确定样方大小。碳储量估算采用非破坏性方法：基于胸高围径（GBH）使用FAO广义热带异速生长方程估算地上生物量（AGB），根冠比0.26估算地下生物量（BGB），按IPCC指南取总生物量的50%作为植被碳储量；枯死木和凋落物碳采用默认因子法估算。土壤有机碳采用Walkley–Black湿消化法，总氮采用凯氏定氮法，交换性钾采用火焰光度法，容重通过环刀法测定。气候数据从WorldClim 2.0提取。统计分析使用SPSS 25.0和RStudio 4.3.1，包括Shapiro–Wilk正态性检验、单因素方差分析（one-way ANOVA）、Kruskal–Wallis检验、Tukey事后检验、相关性分析及全子集多元线性回归（以AIC和调整后R2筛选模型）。
四、研究结果
3.1 正态性与描述性统计：55个圣林中，31个位于低地、19个位于中部、5个位于高地；按面积分类，26个小（<1公顷）、20个中等（1–5公顷）、9个大（>5公顷）。海拔范围3–906米，面积0.025–20.2公顷，物种数5–177种。总碳储量平均113 Mg ha?1，范围30.46–318 Mg ha?1。土壤有机碳平均2.9%，容重平均1.39 g cm?3。Shapiro–Wilk检验显示容重、总磷和pH呈正态分布，其余参数非正态。
3.2 相关性分析：容重与交换性钾呈显著弱负相关；有机碳和总磷与交换性钾显著正相关；有机碳与年均降水量弱正相关，与土壤碳储量和总碳储量强正相关；年均温度、太阳辐射和平均风速与海拔负相关；年均降水量与土壤pH负相关。
3.3 海拔梯度和林地面积上的土壤参数变化：物种丰富度、交换性钾和生物量碳储量在不同海拔类别间差异显著；物种丰富度和pH在不同面积类别间差异显著。总碳储量、土壤有机碳储量、有机碳、总氮和总磷在海拔和面积类别间均无显著差异。中部圣林交换性钾最高（0.004%），高地圣林容重最高（1.76 g cm?3）。物种丰富度在低地最低（37种）、中部最高（70种）、高地居中（56种）；大面积圣林物种最多（71种），小面积最少（30种）。
3.4 多元回归模型：物种丰富度的最优模型保留土壤氮、pH、太阳辐射和林地面积，解释25.2%的方差（调整后R2 = 0.19；AIC = 548.97），其中土壤氮为最强显著预测因子（β = 223.03，p < 0.01），林地面积和太阳辐射呈边际显著正效应。总碳储量的最优模型保留交换性钾和年均降水量，解释16.0%的方差（调整后R2 = 0.13；AIC = 619.26），交换性钾为唯一显著预测因子（β = 8258.82，p < 0.01）；物种丰富度的纳入未增加解释力，确认碳储存与生物多样性在统计上解耦。
五、讨论与结论
讨论部分指出：圣林在生物多样性保护方面优于家庭花园、天然林、草地和种植园等多种土地利用类型，与SDG 15目标15.5一致。物种丰富度的中部海拔峰值模式与Western Ghats近期研究一致，而非简单的随海拔单调递减。面积–丰富度关系部分由土壤肥力介导——较大的圣林往往占据更肥沃的土壤。碳储量方面，圣林平均储存113 Mg ha?1碳，高于家庭花园和农林复合系统，但低于天然林，定位为人类影响土地利用类型中中等但可观的碳库。土壤碳储量超过生物量碳储量，表明长期保护和结构稳定性有利于土壤碳积累。碳储量与海拔、面积无关的原因在于：圣林的结构状况主要由文化管理而非地形决定——受选择性采伐、林冠开敞或仪式用途清理林下植被的圣林保留较少大树因而碳储量较低，而保持封闭成熟林分的圣林积累更多碳，与面积或海拔无关。交换性钾作为土壤肥力和碳保留能力的综合指标，是海拔差异最显著的土壤属性，也是总碳储量唯一显著预测因子。研究人员建议：加强社区参与并整合科学和政策支持；对少数物种占优势的圣林进行小规模干预以解决优势度问题；在圣林内或邻近建立苗圃以支持受威胁物种的保护和更新。结论部分确认：圣林作为多功能、社区管理的景观，尽管面积小且分布破碎，仍能维持可观的生物多样性和碳储量，且这两项生态系统服务由不同而非共同的驱动因素塑造，这一区分对圣林作为自然解决方案的优先排序和管理具有直接指导意义。
