综述：刚果盆地碳循环对全球变化的响应

本文系统评述了刚果盆地碳循环对全球变化的响应机制，聚焦碳储量、通量及关键驱动因素（气候变化、土地利用变化、CO2施肥效应及历史遗留效应），指出该区域虽仍是碳汇但脆弱性加剧，亟需通过高分辨率监测与多模型融合揭示其未来碳汇潜力。

引言

刚果盆地及其毗邻热带森林作为全球最大的碳库之一，储存约65 GtC（千兆吨碳）的碳储量，其中约36±0.26 GtC存在于森林生物量中，29±3 GtC储存于泥炭地。尽管面临温度上升和干旱加剧的压力，该区域自1980年以来仍维持0.26–0.50 GtC yr⁻¹的碳汇功能，但其碳通量（如总初级生产力GPP、呼吸作用、净初级生产力NPP及河流碳输送）的量化仍不充分，限制了对该区域碳循环动态的认知。

碳储量与通量现状

碳储量分布：

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  地上碳密度在常绿阔叶林、半落叶林、红树林和泥炭地中呈现显著差异，泥炭地地下碳储量（约1712 tC ha⁻¹）远超地上部分（95–157 tC ha⁻¹）。
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  土壤有机碳（SOC）在0–30 cm深度平均密度为108 tC ha⁻¹，但空间异质性高（图4b）。

碳通量特征：

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  GPP估算显示区域光合作用强度受季节性降水调控，干旱事件可导致GPP短期下降。
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  河流碳输送包括溶解有机碳（DOC，12 MtC yr⁻¹）、溶解无机碳（DIC，4 MtC yr⁻¹）和颗粒有机碳（POC，2 MtC yr⁻¹），而CO₂逸出通量高达133–251 MtC yr⁻¹（图3a）。

气候变化的影响

长期气候趋势：

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  温度持续上升（图5），导致树木生长减缓及碳汇能力减弱。例如，喀麦隆地区树轮分析显示升温与径向生长下降相关。
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  降水季节性增强，4–6月降水减少，干旱频率增加（图7），但年降水量趋势不显著。

短期干旱与ENSO事件：

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  2015–2016年强厄尔尼诺事件引发严重干旱，导致地上碳储量下降0.9 GtC，且森林恢复缓慢（部分区域需12个月以上）。
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  干旱响应存在空间异质性：边缘破碎化森林对干旱更敏感，而内陆原始林恢复力较强。

土地利用与覆盖变化

deforestation与退化：

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  1990–2019年， deforestation面积从0.5 Mha增至0.9 Mha，退化面积从0.6 Mha增至1.1 Mha（图8）。
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  小规模农业占deforestation主导（>80%），商业采伐和矿业扩张加剧碳损失。采伐后林地碳储量短期下降8%，但可持续管理可促进恢复。

生物量燃烧：

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  火灾主要源于刀耕火种农业，虽仅占非洲过火面积的2–3%，但会减少碳储量并改变物种组成。火烧后氮磷沉降可能短期促进碳固定，但长期加剧边缘效应。

CO₂施肥效应与养分限制

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  大气CO₂浓度上升可能通过提升水分利用效率（WUE）增强GPP，但实测证据有限。树轮同位素数据显示WUE提高未同步转化为生物量积累。
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  养分限制（尤其是磷匮乏）可能抑制CO₂施肥效应。模型表明，磷输入增加可使AGB提升380%，但氮添加作用不显著。

历史遗留效应

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  过去5000年的气候波动与人类活动（如班图人农业扩张）塑造了当前植被结构。次生林中喜光树种（如Gilbertiodendron dewevrei）的分布反映历史干扰痕迹。
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  泥炭地在长期干旱事件中（如5000–2000年前）经历碳分解，凸显生态系统记忆对碳循环的长期影响。

驱动因子交互作用

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  气候变化与土地利用的反馈环关键：deforestation减少蒸散，加剧干旱，而干旱又提升火灾风险，形成碳损失循环。
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  模型指出，CO₂施肥可能抵消部分碳损失，但过度依赖模型可能高估其效应，因未充分考量养分限制及高温抑制。

研究挑战与展望

当前研究受限于地面观测数据匮乏、遥感验证不足及模型代表性不足。未来需加强：

1. 1.
   高分辨率碳监测网络，结合地面实测与遥感数据；
2. 2.
   多驱动因子交互实验（如养分添加、控水试验）；
3. 3.
   改进模型对养分循环、物种功能性状的表征，以精准预测碳汇轨迹。

结论

刚果盆地碳循环响应全球变化的复杂性源于多驱动因子叠加作用。尽管当前仍为碳汇，但气候变化与人类活动压力可能逼近生态阈值。唯有通过跨学科数据整合与区域合作，方能制定有效的碳管理策略，维系该全球关键碳库的稳定性。