《Advances in Bamboo Science》：Variation in carbon stock along a slope gradient for a highland bamboo (
Oldeania alpina (K.Schum.) Stapleton) plantation: A case study from Banja District, Awi Zone, northwestern Ethiopia
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为了解决竹子人工林在应对气候变化中碳储量潜力评估不足的问题，研究人员在埃塞俄比亚西北部针对坡度因素如何影响高原竹（Oldeania alpina）人工林的碳储量展开了研究。该研究通过建立不同坡度梯度下的样地，系统评估了地上/地下生物量碳、凋落物碳及土壤有机碳(SOC)，结果表明缓坡地具有更高的碳储量和CO2固存潜力，其总生态系统碳储量可达516.49 t ha-1（相当于1,895.52 t CO2eq ha-1），凸显了高原竹作为重要碳汇在气候减缓及社区收入（潜在价值约1750万美元）方面的双重意义。
全球气候变化是当今世界面临的紧迫挑战，人类活动导致大气中二氧化碳（CO2）浓度不断升高，寻找有效的碳汇（carbon sink）成为当务之急。竹子，作为禾本科（Poaceae）的一种非木材、多年生木本植物，以其快速生长、再生能力强和固碳潜力巨大而备受关注。全球竹林面积约3300万公顷，在亚洲、美洲和非洲都有广泛分布。非洲拥有超过280万公顷的竹林，而埃塞俄比亚是重要的竹子分布国，拥有约147万公顷的竹林，其中高原竹（Oldeania alpina (K.Schum.) Stapleton）是其特有的高海拔竹种。尽管竹子被认为是一种潜在的固碳利器，可以吸收大量CO2并将其储存于生物量和土壤中，但具体到不同环境因子（如坡度）如何影响其碳储量，研究仍然匮乏。特别是在埃塞俄比亚的班贾区（Banja District），尽管有2350公顷的高原竹人工林，但坡度变化对竹林碳储量的影响尚不明确。准确评估这些人工林的碳固存潜力，对于制定有效的气候变化减缓策略、支持当地绿色经济发展乃至参与国际碳市场交易都至关重要。为此，研究人员Mulatu Sewuyew Wondm和Kiros Getachew Belachew在《Advances in Bamboo Science》上发表了一项研究，深入探究了坡度梯度如何影响高原竹人工林的生态系统碳储量。
研究人员主要应用了几项关键技术来回答科学问题。首先，他们进行了系统的野外样地设置与生物量采样：在埃塞俄比亚班贾区的私有竹林内，根据坡度分为平缓（0–9%）、中等（10–15%）和陡峭（>16%）三个等级，每个等级随机设置了4个10米×10米的主样方，共计12个，用于竹秆（culm）取样；同时在每个主样方内设置5个1米×1米的子样方，用于凋落物和土壤取样。其次，在生物量估算中，他们采用了基于胸径（DBH, Diameter at Breast Height）和竹龄（1–2年、3–4年、>5年）的物种特异性异速生长方程（allometric equations）来非破坏性地估算地上生物量，并采用根冠比（root-to-shoot ratio）为1:4来估算地下生物量。第三，对于土壤和凋落物碳的分析，土壤样品采用Walkley-Black方法来测定土壤有机碳（SOC）含量，并计算碳密度；凋落物样品则通过烘干称重法测定生物量后，按47%的含碳率换算为碳储量。最后，利用统计软件（如SPSS）进行方差分析（ANOVA）和事后检验（Tukey test），以评估坡度、竹龄和土壤深度等因素对碳储量的显著性影响。
3.1. 竹秆密度
研究结果显示，高原竹的竹秆密度受坡度和竹龄影响显著。平均竹秆密度为每公顷21,658 ± 10,447株。平缓坡度（0–9%）的竹林密度最高，达到每公顷31,275 ± 8,481株；而陡峭的凹坡（>16%）密度最低，为每公顷12,475 ± 6,336株。在竹龄方面，1-2年生的竹秆密度最高。这表明，平缓地形更有利于竹鞭（rhizome）生长和新笋萌发，从而形成更密集的竹林。
3.2. 竹秆直径
竹秆的胸径（DBH）同样随坡度和竹龄变化显著。总体平均DBH为5.71 ± 0.69厘米。值得注意的是，陡坡（>16%）的竹秆平均DBH（6.44 ± 0.4厘米）高于平缓坡度和中等坡度。这可能是因为陡坡上植株密度较低，单株竹子可获得更多资源从而生长得更粗壮。
3.3. 地上和地下生物量碳
地上和地下生物量碳均表现出显著的坡度差异。平缓坡度的地上生物量碳最高，为126.70 ± 3.58 t ha-1；陡峭凹坡最低，为80.48 ± 5.71 t ha-1。地下生物量碳的变化趋势与之相同。就竹龄而言，1-2年生的竹子在各项生物量碳指标上均显著高于>5年生的老竹，这主要得益于其快速生长阶段的高生物量积累。
3.4. 凋落物生物量碳
凋落物碳储量同样随坡度增加而递减。平均凋落物碳储量为7.19 ± 1.72 t ha-1。平缓坡度的凋落物碳最高（9.22 ± 0.33 t ha-1），这归因于平缓地形上更高的地上生物量和更丰富的落叶输入。
3.5. 土壤有机碳
土壤有机碳（SOC）含量在表层（0–36厘米）最高，并随土壤深度增加而减少。坡度对SOC有显著影响：平缓坡度的总SOC（0–72厘米）最高，达348.89 ± 17.46 t ha-1；陡峭凹坡最低，为238.07 ± 21.55 t ha-1。研究区域的平均SOC为299.61 ± 50.69 t ha-1。平缓地形更有利于有机物质的积累和稳定。
3.6. 总碳储量和CO2固存量
将上述所有碳库（地上生物量碳、地下生物量碳、凋落物碳和土壤有机碳）相加，得到整个生态系统的总碳储量。平缓坡度的总碳储量最高，达516.49 t ha-1；中等坡度次之，为433.2 t ha-1；陡峭凹坡最低，为343.88 t ha-1。平均总碳储量为431.32 t ha-1。将其转换为二氧化碳当量（CO2eq），平均每公顷可固存1,582.97吨CO2。据此估算，班贾区2350公顷的高原竹林在2023年总共可固存约371.9万吨CO2。
3.7. 高原竹林的气候变化减缓潜力
基于上述碳储量数据，并结合自愿碳市场REDD+（Reducing Emissions from Deforestation and Forest Degradation，减少毁林和森林退化所致排放）信用额的平均价格（4.7美元/吨CO2eq），研究评估了该竹林的经济潜力。计算得出，这片竹林固碳所产生的潜在收入约为1750万美元，显示出其在气候减缓之外显著的经济价值。
这项研究得出的结论强调了坡度是影响高原竹人工林碳储量的关键环境因子。平缓的坡度最有利于竹林形成高密度、高生物量的林分，从而积累更多的碳，包括地上/地下生物量碳、凋落物碳以及土壤有机碳（SOC）。研究首次量化了该地区高原竹林沿坡度梯度的碳储量变化，其平均总生态系统碳储量达431.32 t ha-1，相当于每公顷固存1582.97吨CO2。整个班贾区2350公顷的竹林总计有潜力固存约371.9万吨CO2，凸显了其在应对全球气候变化中的重要作用。
在讨论部分，研究者将结果与埃塞俄比亚其他地区乃至喀麦隆、尼日利亚等国的相关研究进行了比较，发现本研究中的碳储量估值普遍高于许多低地竹种或其他速生树种（如桉树），这证实了高原竹作为高效碳汇的优越性。研究也指出，竹林土壤中的植硅体封存碳（phytolith-occluded carbon）是一种极其稳定的碳形态，可存在数千年，这进一步增强了竹林作为长期碳库的价值。然而，本研究使用的异速生长方程和1:4的根冠比是通用估算方法，未来需要开发更精准的本地化模型。
该研究的重要意义在于，它不仅为评估竹林生态系统服务（特别是碳固存）提供了关键数据，还为将竹林管理纳入国家气候变化减缓战略和碳交易机制提供了科学依据。通过量化其经济价值（潜在1750万美元收入），研究有力地论证了保护和发展高原竹人工林不仅能改善生态环境，还能为当地社区带来实实在在的经济收益，是实现生态保护与社区发展双赢的可行路径。最后，研究者建议未来应开展更多关于海拔、坡向、长期动态及不同管理措施（如间伐、施肥）对竹林碳储量影响的研究，并探索将竹林碳汇纳入碳市场的具体途径，以最大化其气候和经济效益。
