《CATENA》：Contrasting responses of soil organic carbon and functional fractions across forest modification pathways: A meta-analysis
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•森林改造对土壤碳指标的影响并不一致。•土壤有机碳（SOC）在不同路径——人工林营造、生态恢复和城市化的响应各不相同。•人工林替代与自然林相比，SOC各组分均表现为下降。•生态恢复或林龄序列与自然林相比，SOC表现为增加。•SOC总量与功能组分之间趋于正相关变化。引言土壤有机
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森林改造对土壤碳指标的影响并不一致。
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土壤有机碳（SOC）在不同路径——人工林营造、生态恢复和城市化的响应各不相同。
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人工林替代与自然林相比，SOC各组分均表现为下降。
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生态恢复或林龄序列与自然林相比，SOC表现为增加。
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SOC总量与功能组分之间趋于正相关变化。
引言
土壤有机碳（SOC）是森林土壤肥力和陆地碳储存的核心组成部分。对总体SOC浓度或储量的测量可以量化土壤碳库的规模，但无法揭示碳在不同组分中的分布情况——这些组分的来源、周转速率和对扰动的敏感性各不相同。因此，分馏方法能够提供关于输入物、转化过程和保护机制等调控土壤有机质过程的综合信息（Cotrufo等，2013；Schmidt等，2011；Six等，2002）。常测量的碳库包括颗粒有机碳（POC）、矿物结合有机碳（MAOC）、溶解性有机碳（DOC）、微生物生物量碳（MBC）、易氧化碳、难降解碳和团聚体结合碳（Lavallee等，2020；Rocci等，2021）。其中，POC-MAOC框架尤其有助于区分相对不受保护的植物来源物质与结合在矿物表面的有机质，尽管各研究的操作定义和分离方法有所不同。
POC通常包含可辨识的植物残体和部分分解的有机质，能够对植物输入物和扰动的变化作出快速响应。MAOC由结合在粉砂和黏粒矿物、金属氧化物以及相关物理化学保护机制上的有机化合物组成，通常更为稳定持久。它们的分布和影响因素随气候、生产力、土壤质地和深度而变化（Zhou等，2024）。然而，这些组分属于操作性类别，而非单一稳定化机制的直接测量。因此，在比较其响应时需要考虑分馏方案之间的差异。
人类活动通过城市化、人工林营造或替代、森林转化或退化、转化为混交林或农林复合系统、生态恢复或林分发育，以及其他干预措施（如养分添加或近自然经营）来改变森林土壤。这些路径可以改变凋落物和根系输入、土壤微气候、管理强度、扰动频率和物理化学条件，但它们并不代表相同的生态过程。用简化的人工林替代自然林或次生林可能会降低结构和凋落物多样性，而生态恢复和林分发育则可能增加植被覆盖、凋落物归还、根系生产和团聚化程度。城市森林同时受到压实、增温、污染、灌溉、施肥、凋落物移除和其他管理措施的影响。因此，将这些方向或幅度不同的路径混合在一起可能会掩盖效应。
来自各路径的证据已经表明，SOC的响应取决于所进行的比较类型。城市生态系统可以储存大量有机碳（Edmondson等，2012），但沿城市化梯度的研究报告了SOC相关指标的下降以及某些保护性组分的增加（Liu等，2025；Tobiloba等，2025；Zhang等，2020）。全球综合分析表明，土地利用变化和自然林向人工林的转化可以改变SOC储量和功能组分，响应因树种组成、林龄、土壤深度和管理方式而异（Deng等，2016；Gong等，2025；Guo & Gifford，2002）。植被恢复也可以增加SOC及多个组分，尽管恢复幅度在不同生态系统和时间序列之间存在差异（Hou等，2020；Zhang等，2025）。然而，分特异的响应能否在森林改造路径之间进行泛化仍然悬而未决。
SOC数量的变化趋势是否与功能组分的变化趋势一致或相反，目前也尚不清楚。扰动可能减少总SOC，同时增加保护性或化学抗性组分的相对贡献，这与数量-稳定性权衡是一致的。另一方面，数量和功能组分也可能朝同一方向变化，因为持久碳库的形成最终取决于持续的有机质输入及其后续的微生物和物理化学转化。研究之间的比较因森林类型、参照条件、土壤深度、分馏方法和经营管理等方面的差异而变得复杂。按改造路径和SOC组分类别进行分层综合分析，有助于判断混合响应是否反映了一致的趋势还是抵消的路径特异性变化。
在本研究中，我们量化了SOC数量和功能组分对六种森林改造路径的响应：人工林替代、生态恢复或林龄序列、城市化梯度、森林转化/退化、混交林/农林复合系统以及其他人为改造。我们的研究目标为：(1) 估算SOC相关指标的混合响应；(2) 比较不同路径之间的碳数量、活性碳和稳定/保护碳；(3) 探索SOC数量与功能组分的配对变化是否倾向于正相关或反向变化。我们预期混合响应较弱，因为方向相反的路径可能相互抵消。我们还预期人工林替代与自然林或次生林参照相比，SOC相关指标较低，而生态恢复或林龄序列则与之相反，表现为较高值。城市化、转化/退化、混交林/农林复合系统以及其他人为改造的响应预期更加多变，原因是当地条件、管理和参照站点选择的差异。最后，我们探索了在现有的配对比较中SOC数量与功能组分是否表现出一致的负相关关系。
部分摘要
文献检索与筛选
我们开展系统综述和元分析，量化SOC数量和功能组分对森林改造路径的响应。文献鉴定和筛选在适用情况下遵循系统综述和元分析首选报告条目（PRISMA）2020声明（Page等，2021）；筛选过程如图1所示。
我们检索了Web of Science核心合集、Scopus、ScienceDirect、SpringerLink和Google Scholar，检索范围为
数据集特征
主要数据集包含50项独立研究和799个效应量。另有209条记录因提取确定性较低或方差信息不完整，仅用于敏感性分析。数据集构成如图2所示。
活性碳贡献的效应量数量最多（来自27项研究的293个效应），其次是碳数量（来自43项研究的266个效应）、稳定/保护碳（来自20项研究的189个效应）以及稳定性指数（来自7项研究的
总体异质性与路径依赖性
接近零的混合估计值并不意味着不存在SOC响应。较大的Q?统计量和约99.5%的近似I表明，各研究之间的效应存在显著差异。这种差异是意料之中的，因为各路径在生态学含义、参照条件、管理历史和扰动强度方面均不相同；将它们平均后产生了接近零的估计值，尽管路径层面的响应存在明显差异。
按路径分层揭示了主要生态模式：
结论
森林改造并非单一的生态过程，其SOC响应无法仅用接近零的混合均值来充分概括。响应因改造路径和参照条件而异。人工林替代与多个SOC指标的下降相关，而生态恢复或林龄序列则与SOC增加相关；其余路径的估计值不确定性更大。
碳数量和功能组分往往朝同一方向变化，
生成式AI及AI辅助技术在稿件撰写过程中的声明
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CRediT作者贡献声明
宗嘉阳：写作—审阅与编辑，写作—初稿撰写，形式化分析，数据整理。孙向阳：项目管理，研究方法，资金获取，形式化分析。王晨晨：写作—审阅与编辑，研究方法。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知经济利益冲突或个人关系。
致谢
本研究得到中央高校基本科研业务费（GK122601253；2PTJS202614）和平原生态林管理、保护、监测与评估技术服务合同（662504273）的资助。
宗嘉阳|孙向阳|王晨晨
