研究揭示亞熱帶原生林、次生林和人工林生態系統碳氮磷變化格局

近幾十年來，我國亞熱帶地區大面積天然林被砍伐後變成人工林，或退化成次生林。隨着森林類型的改變，植物和土壤的碳、氮、磷庫發生的變化及其程度等問題有待深入瞭解，在城市規模不斷擴張導致造林面積增長有限的前提下，改造改良現有低效林地生態系統，提高其地力、生產力和生態服務功能，是未來森林經營的有效出路。

中國科學院華南植物園生態中心羅先真在研究員温達志的指導下，依託中科院戰略性先導科技專項-應對氣候變化的碳收支論證及相關問題之“中國森林生態系統固碳現狀、速率、機制與潛力研究”課題和廣州市林業和園林局“廣州市森林碳匯計量與監測研究”項目所建立的樣地，開展地帶性原生常綠闊葉林、次生林和人工林生態系統中植被和土壤碳氮磷儲量、分配及碳週轉關鍵酶的研究。研究發現，原生林向次生林、人工林轉變，導致植物和土壤碳、氮、磷庫下降；原生林表層土壤磷升高而下層土下降，意味着植被巨大生物量磷需求和歸還驅動了土壤磷的再分配。植被生物量是驅動土壤碳、氮、磷輸入與保存、從而改變生態系統碳氮磷化學計量比的關鍵。亞熱帶地區森林生長受氮、磷共限制及其共同調控。植被生物量與土壤碳氮磷庫及其化學計量比之間經驗關係模型，是判別林地轉化影響的有效工具，能夠為實施原生林保護和次生林恢復行動計劃提供強有力的支持。與原生林相比，次生林和人工林中土壤活性碳組分含量減少顯著降低水解酶活性，土壤惰性碳組分含量的下降則顯著降低了氧化酶活性，從而不利於土壤有機碳積累。

該研究認為，應優先保護原生闊葉林，以維持其高生產力、地力和碳匯強度的穩定性；選擇本土速生闊葉樹種對低效次生林進行改造，通過生物量積累以快速提高生產力和地力是合理可行的；貧瘠立地，配套施用氮磷複合肥，以助力樹木復壯、加速生物量碳積累和土壤碳輸入，是一項重要的營林干預措施。

相關研究結果發表在Catena、Science of the Total Environment 上。

圖1.原生闊葉林（BF）、次生林（SF）和人工林（PF）植被和土壤碳氮磷的變化

圖2.結構方程模型揭示驅動土壤有機碳變化的關鍵因子及其相對貢獻