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本文通过对印尼东爪哇南马朗地区过去30年（1994-2024年）的红树林景观动态与碳固存潜力进行综合分析，揭示了社区主导的修复努力如何驱动红树林面积显著扩张（从22.12公顷增至117.47公顷），并通过RaCSA（快速碳储量评估）方法证明其碳固存速率大幅提升（从0.09 Mg C ha?1yr?1增至1.41 Mg C ha?1yr?1）。研究发现，尽管林分密度对地上碳储量（AGB）无显著影响，但红树林的扩张在区域气候减缓中扮演了关键角色，强调了持续推进基于社区的生态系统修复政策（如CBEMR）对于增强蓝色碳汇和沿海韧性的重要意义。
引言
全球变暖是近几十年来最严峻的环境挑战之一，主要由二氧化碳等温室气体浓度增加驱动。红树林生态系统虽仅占全球森林面积的约0.7%，却是全球碳储量最丰富的生态系统之一，其碳储存效率可达热带高地森林的五倍，主要通过生物生产力、沉积物积累及生物与非生物过程的相互作用实现。土壤碳是重要的长期碳汇，使红树林成为应对气候变化的关键。印度尼西亚拥有全球超过20%的红树林面积，其景观动态具有全球意义。然而，关于红树林修复对长期、景观尺度碳固存的贡献，尤其在爪哇岛等高度动态或碎片化环境中的研究仍然有限。本研究旨在评估过去30年红树林的土地覆盖变化动态及其碳固存，以填补这一知识空白。
材料与方法
研究地点
研究在印尼东爪哇省马朗县南部沿海的红树林生态系统中进行，涵盖三个分区和三个村庄。该地区海拔0-400米，年均气温22-32°C，年降雨量2408毫米。研究地点包括多个保护区，如2012年建立的Clungup红树林保护区和2019年建立的Gunung Pithing红树林保护区。红树林以红树科（Rhizophoraceae）和马鞭草科（Avicenniaceae）的物种为主。
土地覆盖分析
研究使用了1994年Landsat 5 TM、2004年Landsat 7 ETM+、2014年和2024年Landsat 8 OLI/TIRS卫星影像。通过ArcGIS软件进行几何校正、裁剪、分类和地面验证。土地利用类型分类包括红树林。通过混淆矩阵进行精度评估，结果显示Kappa系数为93.67%，总体精度超过85%，满足分析要求。
树木普查与生物量估算
在代表不同密度（稠密、中等、稀疏）的红树林生态系统中，共设置了36个样地。样地大小为20米×20米。测量了胸径（DBH），并专注于地上植被生物量（AGB）的评估。使用特定的异速生长方程估算树木生物量，木材密度数据来自文献。
碳储量和CO2吸收估算
采用快速碳储量评估（RaCSA）方法估算碳动态。碳储量通过将每公顷总生物量乘以植被碳含量百分比（47%）计算得出。景观层面的碳动态通过将土地利用变化的活动数据与排放因子（即碳储量的时间平均变化）相乘获得。碳固存或排放数据最终乘以3.67（CO2与碳的分子量比）转换为二氧化碳当量。
数据分析
采用方差分析（ANOVA）评估不同红树林密度间地上碳储量的差异，并使用DMRT进行事后多重比较。显著性水平设为α=0.05。
结果
1994-2024年红树林动态
过去三十年，马朗县南部沿海的红树林面积从1994年的22.12公顷显著增加至2024年的117.47公顷。这种扩张主要是由年度农田、农林业区、旱林和水体向红树林生态系统的持续转换所驱动。红树林覆盖率在空间规划总面积中占比不足1%，但在所有观测期内持续增加。扩张在早期主要源于水体和年度作物的转换，后期则与社区修复活动密切相关，例如在Clungup红树林保护区内将原有鱼塘转为修复红树林区。
红树林土地特征
研究地点红树林的胸高断面积、每公顷株数和胸径分布存在差异。株数密度最高的是Ngantep海滩红树林生态系统，最低的是CMC红树林生态系统。数据分析显示，不同密度等级间的胸径存在统计学显著差异，但事后比较表明平均胸径增长在密度等级间无显著差异。胸径分布受树木密度、种间竞争、光照和养分有效性、物种组成及环境因素共同影响。
红树林碳储量
红树林碳储量在不同地点存在显著差异。TP地点碳储量最高（29.88 Mg ha?1），SWC地点最低（12.79 Mg ha?1）。所有采样点的平均碳储量为20.10 Mg ha?1。碳储量的变化与胸径、木材密度和物种组成的差异有关。与以往研究相比，本研究估算的地上碳储量相对较低，这归因于林分结构、物种组成和立地条件（如较低的树木密度和较小的胸径）的差异。
时间平均地上碳储量（TAC AGB）为20.10 Mg C ha?1，低于澳大利亚成熟红树林的244.30 Mg C ha?1和全球平均值约99.05 Mg C ha?1，与法国和中国的一些年轻或受管理红树林系统的低值相近，表明南马朗红树林目前是发育中的碳汇而非成熟碳库。
红树林空间分布
过去30年，马朗县南部沿海地区碳储量的增加主要发生在农林业土地覆盖中。碳储量分布图显示，颜色越深代表碳储量越高，其中旱林颜色最深，水体颜色最浅。
景观层面碳排放与固存估算
红树林在不同时期表现出不同的碳动态。1994-2004年间，由于土地转为水体，红树林是碳源，排放0.89 Mg ha?1yr?1。2004-2014年间，转变为碳汇，固存0.09 Mg ha?1yr?1。2014-2024年间，固存速率大幅提升至1.41 Mg ha?1yr?1，增长了十六倍。这表明红树林从碳源到碳汇的转变，反映了土地利用轨迹的变化以及修复活动对增强地上生物量积累的作用。
讨论
过去三十年的土地覆盖变化在塑造马朗县南部沿海碳储量动态和CO2吸收方面发挥了核心作用。红树林的显著扩张反映了更广泛的区域趋势，即通过基于社区的方法日益实施红树林修复和保护。在恢复阶段之前，该地区的红树林生态系统因毁林和土地转换而严重退化。农林业，特别是林渔复合系统，已成为恢复退化沿海景观同时支持当地生计和粮食安全的重要土地利用策略。
红树林覆盖的扩大直接影响碳储量积累和景观层面碳动态。尽管有所增加，红树林目前对该研究区总碳储量的贡献仍小于1%。这可以归因于生态和地理因素的综合作用：大多数红树林林分相对年轻（15-20年），且南部爪哇的沿海地貌以沙质和砾石基质为主，限制了红树林生长。尽管红树林目前对景观层面碳储量的贡献有限，但涉及红树林修复的土地覆盖转变已显著提高了碳固存速率。景观尺度的碳固存从2004-2014年的0.09 Mg C ha?1yr?1增加到2014-2024年的1.41 Mg C ha?1yr?1。
观察到的CO2吸收潜力增加与红树林林分发育和物种组成密切相关。具有高木材密度的物种可增强单位体积碳储存，而随着林龄增长，胸径和木材密度的增加进一步促进了生物量和碳积累。林龄对碳储存的影响显著，35年林龄的人工林碳储量最高。红树林的碳吸收潜力与其碳储量值密切相关，而碳储量值深受林龄影响。随着林分成熟，其碳储量预计将大幅增加。
在更广泛的区域尺度上，爪哇的红树林生态系统估计每年可固存10.70 Mg C ha?1或 39.27 Mg CO2ha?1。退化红树林的修复已被证明可以随时间恢复碳固存能力，而红树林的持续丧失会导致大量碳排放。
需要指出的是，本研究仅关注地上生物量（AGB），这只是红树林碳储量的一个组成部分。虽然AGB提供了碳固存的一个实用且可测量的指标，但地下生物量和土壤碳也是重要的碳库，未包含在本分析中。关注AGB是合理的，因为它易于实地测量，与森林结构和林分发育密切相关，并能捕捉中短期碳动态。排除土壤碳测量可能导致总碳储量估算偏于保守。未来的研究纳入地下生物量和土壤碳，将提供对总生态系统碳储存和蓝色碳汇全部潜力的更全面理解。
结论
本研究阐明了过去三十年间马朗县南部沿海红树林覆盖变化动态及其对碳固存和储存的影响。研究结果表明，红树林范围的变化反映了沿海景观在应对生态和社会压力方面的适应能力，这得到了社区通过基于社区的方法（包括社区生态红树林修复CBEMR）、制度加强和林渔复合系统实施等方面的参与支持。结果证明，红树林的地上生物量（AGB）碳储量在不同树木密度类别间无显著差异，表明植被结构相对均质，大部分研究区域的生态空间有限。相比之下，不同密度等级间的胸径存在显著差异，表明树木密度影响了直径生长，但并不直接决定碳储量的大小。
在景观尺度上，红树林碳固存速率从2004-2014年间的0.09 Mg ha?1yr?1逐渐增加到2014-2024年间的1.41 Mg ha?1yr?1，反映了红树林生态功能随时间的整体改善。基于这些发现，本研究建议加强基于社区的红树林修复策略，不仅注重面积扩张，还要注重改善林分结构质量、选择适地物种、以及可持续管理林龄和基质特性。此类方法有望在增强红树林碳储存能力的同时，加强沿海生态系统的生态和社会经济功能。
