《Scientific Reports》：Biotic and abiotic drivers of biomass carbon storage in peri-urban forests in Burkina Faso
编辑推荐：
随着城市化的快速发展，城市热岛效应加剧，城市及城郊森林作为基于自然的气候解决方案，其固碳功能愈发重要。然而，在西非地区，环境因子如何影响城郊森林的地上碳（AGC）储量尚不清楚。为此，研究人员在布基纳法索的三片城郊森林中，对生物与非生物因子如何驱动AGC储存进行了深入研究。结果发现，树木大小变异和密度对AGC有直接正向效应，而物种多样性与海拔则呈现负向影响。该研究强调了通过增加林木密度和大小变异来提升城郊森林碳汇能力的可行性，为气候变化减缓工作提供了具体的造林策略指引。
在全球快速城市化与气温攀升的双重压力下，城市中心及其周边的绿色空间正扮演着越来越关键的角色。城市和城郊森林不仅仅是居民休闲的“绿肺”，更是应对气候变化、进行碳封存的“自然卫士”。这种基于自然的解决方案潜力巨大，但在世界各地，其效能的发挥受到诸多因素制约。在广袤的西非地区，尽管森林的生态固碳作用已被记录，但一个核心的科学谜题依然悬而未决：究竟是哪些环境因素，在幕后决定着城郊森林能够储存多少碳？为了揭开这个谜底，一组研究人员将目光投向了西非内陆国家布基纳法索的城郊森林，展开了一场关于碳储存驱动机制的深入探索。
这项研究发表在《Scientific Reports》上，旨在探究生物与非生物因子对布基纳法索城郊森林地上碳（AGC, Aboveground Carbon）储量的驱动作用。研究人员选择了三片具有代表性的城郊森林作为研究样地。为了获取可靠数据，他们在158个样地中对共计4840株个体树木进行了详尽的资源清查。基于这些扎实的野外数据，研究团队采用了严谨的统计模型进行分析。他们首先运用双向方差分析，来检验不同森林地点以及不同树木直径等级之间AGC的变异模式。接着，为了更清晰地剖析各驱动因子之间错综复杂的直接与间接关系，他们构建了结构方程模型（SEM, Structural Equation Modeling），用以评估树木多样性、森林结构特征、气候和地形变量对AGC的综合影响。
研究发现，森林地点和树木直径等级对AGC具有显著的主效应和交互效应，这意味着碳在不同直径树木中的分配模式会因森林而异。一个突出的现象是，尽管森林中树种可能不少，但碳储量却高度集中于少数优势种。具体而言，在所有研究森林中，仅有20种木本植物就贡献了总AGC储量的72.5%至92.3%，这凸显了这些“碳存储明星物种”的巨大潜力。通过SEM模型的深入解析，驱动AGC的“推手”和“拉手”得以显形。模型结果表明，树木的大小变异（β = 0.41）和森林的树木密度（β = 0.45）对AGC有着直接的正向效应，即树木个体大小差异越大、单位面积内树木数量越多，森林储存的碳就越多。然而，物种多样性（β = -0.25）和海拔（β = -0.37）却出人意料地表现出直接的负向效应，即更高的物种多样性和更高的海拔反而与更低的AGC储量相关。降水季节性本身对AGC没有直接的显著影响，但它会正向影响物种多样性（β = 0.42）。研究还揭示了一个有趣的间接路径：树木密度在直接增加AGC的同时，也通过促进物种多样性（β = 0.47）而间接地对AGC产生了微弱的负向效应（β = -0.11）。
研究结果概要
- •
AGC在不同森林和直径等级间的变异：通过双向方差分析证实，森林地点和树木直径等级对AGC储量有显著影响，且两者存在交互作用，说明碳分配策略因林而异。
- •
碳储量的物种贡献格局：研究发现碳储量高度集中在少数（20种）木本物种中，这些物种是各森林样地碳汇功能的关键贡献者。
- •
影响AGC的直接与间接路径：SEM分析明确了树木大小变异和密度是提升AGC最有效的直接正向因子，而物种多样性和海拔升高则不利于AGC积累。降水季节性通过调节物种多样性产生间接影响。
结论与意义
本研究系统地阐明了在布基纳法索城郊森林生态系统中，决定地上碳储量格局的关键生物与非生物驱动因子。核心结论指出，提升此类森林碳汇功能的最有效途径并非盲目追求物种多样性，而应侧重于增加林木的种植密度并促进林分内树木个体的大小分化（即增大树木大小变异）。这一发现为西非乃至类似生态区域的城郊森林管理与气候适应性造林提供了极具操作性的科学依据。它提示决策者和造林项目，在未来的植树活动和森林经营中，有意识地选择并推广那些已被证实具有高碳存储潜力的树种，可以更高效地增强森林的碳封存能力，从而为全球气候变化减缓努力做出切实贡献。
