《Science of The Total Environment》：Evaluation of sources and seasonal variations of dissolved 137Cs in stream water in forested catchments
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【编辑推荐】为应对地中海地区人工林退化及气候变化挑战，本研究在意大利Castelporziano地区对比了纯主动(s-FLR)与主被动混合(c-FLR)两种森林恢复策略。通过动态生命周期评估(LCA)发现，c-FLR能立即产生气候冷却效应，其碳抵消能力是自身排放的6.6倍，而s-FLR在头十年为净增温。研究强调，结合自然再生的混合策略能更快实现碳汇，并对生物多样性恢复至关重要，为优化生态修复策略提供了科学依据。
在地中海沿岸，独特而脆弱的生态系统正面临着前所未有的挑战。高温、干旱以及日益频繁的极端气候事件，如同无形的重压，持续考验着这片土地上森林的生命力。更严峻的是，由外来害虫（如Toumeyella parvicornis和Tomicus destruens）引发的生物灾害，已导致意大利Castelporziano总统庄园内超过750公顷的石松（Pinus pinea）林大面积死亡，形成了巨大的林窗，生态系统功能严重退化。这片位于罗马都市圈边缘、占地约6000公顷的保护区，不仅是地中海盆地最大的沿海森林之一，更是生物多样性的重要堡垒。如何让这片伤痕累累的土地重焕生机，并使其在应对气候变化中扮演积极角色，成为了一个亟待解决的科学与实践问题。传统的生态修复往往侧重于大规模人工植树（纯主动恢复，s-FLR），但近年来，一种结合了人工植树与自然再生（被动恢复）的混合策略（c-FLR）逐渐受到重视。然而，这两种策略在实现碳汇目标的速度和长期气候效益上究竟孰优孰劣？它们对气候系统的影响是立竿见影还是姗姗来迟？为了回答这些问题，一项发表在《Science of The Total Environment》上的研究，创新性地运用动态生命周期评估（Life Cycle Assessment, LCA）方法，为我们揭开了答案。
研究人员在Castelporziano庄园的“Dogana”区域设计了一个长达59年（2017-2075年）的实地研究。他们将53.3公顷的退化林地分为两部分：41.6公顷实施主动植树（种植58,051株本地树种和灌木），另外11.7公顷则划为“生物多样性岛屿”，完全依靠自然再生。这种设计使得纯主动策略（s-FLR，即100%面积人工植树）与混合策略（c-FLR，即78.1%面积人工植树结合21.9%面积自然再生）得以在同一天然实验场中进行直接比较。
研究采用了多种关键技术方法。核心是静态与动态生命周期评估（LCA）。静态LCA按照ISO 14040-14044标准，计算了从苗木生产、整地、种植、灌溉到长期管护等全过程的碳排放总量（碳足迹）和碳吸收总量。动态LCA则更进一步，它不再满足于一个笼统的“50年净碳平衡”，而是构建了时间分辨清单，逐年追踪每一项碳排放和碳吸收事件。研究采用了伯尔尼碳循环脉冲响应函数来模拟二氧化碳（CO2）在大气中的衰减过程，并利用辐射强迫（Radiative Forcing）这一指标来量化不同策略对气候系统产生的即时“增温”或“冷却”效应。此外，研究还运用了基于理查兹（Richards）模型的物种特异性生物量生长函数来预测森林的碳汇动态，并对林分密度和死亡率进行了模拟。
3.1. 主动恢复的碳足迹
生命周期评估显示，纯主动恢复策略（s-FLR）的碳足迹为15.5 Mg CO2-eq ha-1。其中，最初三年的森林管理阶段（尤其是灌溉所需的水资源运输）是最大的排放源，占总排放的63.9%。植树阶段本身（包括土壤耕作、苗木生产等）贡献了13.1%的排放，而基础设施（如围栏、灌溉系统）建设贡献了8.9%。
3.2. 静态LCA视角下的碳抵消能力
从静态的、长达50年的净碳平衡来看，两种策略均为碳汇。到2075年，s-FLR累计固存了49.3 Mg CO2-eq ha-1，是其自身排放量的3.2倍。而c-FLR表现更为出色，累计固存了79.5 Mg CO2-eq ha-1，是其排放量（12.1 Mg CO2-eq ha-1）的6.6倍。尤为值得注意的是，仅占面积约五分之一的“生物多样性岛屿”（被动恢复部分），其碳汇贡献超过了c-FLR总固碳量的一半（51.4%），凸显了自然再生的高效性。
3.3. s-FLR与c-FLR的动态气候评估
动态评估揭示了两种策略在气候效益“时效性”上的巨大差异。s-FLR在项目初期（2017年至2028年）是一个净增温源，其累计辐射强迫为正值。这是因为植树活动初期产生的碳排放效应，远快于幼树缓慢生长所带来的碳吸收效应。直到2028至2029年间，s-FLR的碳汇作用才足以抵消其历史排放，系统整体效应由“增温”转为“冷却”。与此形成鲜明对比的是，c-FLR从项目伊始（2017年）就表现出净冷却效应（负辐射强迫）。这是因为“生物多样性岛屿”中的现有植被立即开始持续固碳，有效 counteracted 了人工植树部分产生的早期排放。在整个研究期内，c-FLR始终保持着冷却效应，且强度随时间不断增强。
该研究的结论深刻表明，评估森林恢复的气候效益，绝不能只看长期的“总账”，必须关注其动态过程。混合恢复策略（c-FLR）不仅最终碳汇能力更强，更重要的是它能立即产生气候效益，避免了纯主动策略（s-FLR）可能带来的早期气候风险。这挑战了传统静态碳核算的局限性，强调了将“时间”维度纳入生态修复项目气候影响评估的紧迫性。此外，研究结果有力地证明了，在生态记忆尚存的区域，保护并利用自然再生过程是一种极其高效且低成本的恢复途径。它不仅能加速碳积累，还能为生物多样性恢复、土壤形成和生态系统韧性提升带来多重益处。
综上所述，这项研究为地中海地区乃至全球的森林景观恢复（Forest Landscape Restoration, FLR）提供了关键见解。它指出，最优的恢复策略并非非此即彼的选择，而应是在地化地融合主动与被动干预的“杂交”模式。未来的生态修复项目应当超越简单的植树面积目标，转向设计和评估那些在时间和空间上都能最大化气候、生态和社会效益的“气候智能型（climate-smart）”解决方案。这项研究也为政策制定者提供了科学工具，引导投资投向那些能够更快、更有效地为地球降温的恢复行动。
