《Forest Ecology and Management》：Continued loss of mangrove carbon stocks six years after a climate impact in SE Brazil
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红树林在极端天气事件后六年的碳储存恢复有限，地上碳损失56.1 Mg C ha?1，土壤碳含量升高但生物量恢复不足，总碳储量较对照区低198 Mg C ha?1，潜在年排放量达145.4 Mg CO2eq ha?1，揭示高盐度环境抑制自然恢复的关键机制。
卡拉·F.O. 帕切科（Carla F.O. Pacheco）| 罗多尔福·F. 科斯塔（Rodolfo F. Costa）| 安东尼奥·埃尔维斯·B·席尔瓦（Antonio Elves B. Silva）| 丹妮拉·Y·高里萨斯（Daniela Y. Gaurisas）| 蒂亚戈·O·费雷拉（Tiago O. Ferreira）| 安杰洛·F·贝尔纳迪诺（Angelo F. Bernardino）
巴西圣埃斯皮里图联邦大学（Universidade Federal do Espírito Santo，简称UFES）海洋学与生态学系，维多利亚（Vitória），圣埃斯皮里图州（ES）
摘要
红树林面临着人类活动导致的退化和极端天气事件带来的日益增加的威胁，然而关于它们在这些干扰后能否自然恢复的信息却非常有限。在这项研究中，我们试图通过评估巴西受极端天气事件影响后的红树林的总体生态系统碳储量（Total Ecosystem Carbon Stocks，简称TECS）来填补这一空白。我们假设，与2017年（初次干扰后1.3年）的评估结果相比，受影响的红树林在地上和地下碳储量方面会表现出一定程度的恢复。然而，对受影响和未受影响红树林的采样显示，碳储量随时间的推移几乎没有变化，地上碳储量的平均损失为56.1 Mg C ha?1。与我们的假设相反，我们观察到受影响区域的土壤碳含量较高，但体积密度较低，这可能是由于死亡有机物的分解以及受影响土壤中矿物质物质的流失所致。初次干扰六年后，受影响区域的红树林TECS平均比对照区域低198 Mg C ha?1。如果所有这些碳都释放到大气中，那么这次事件可能每年导致145.4 Mg CO2eq ha?1的排放量，这超过了该河口健康红树林的土壤碳封存率10倍以上。我们的研究表明，在高盐度压力下，红树林的恢复能力可能有限，这强调了在开展红树林恢复项目之前进行场地选择的必要性，尤其是当目标是恢复碳储量的情况下。
引言
红树林由于能够几个世纪以来捕获和储存大量碳，有助于缓解气候变化（Donato等人，2011年；Pendleton等人，2012年）。全球范围内，这些湿地估计储存了11.7 Pg C的碳，但如果受到干扰，它们会向大气中释放大量CO2（Kauffman等人，2018年；Kauffman等人，2020年）。巴西拥有世界第二大红树林面积，占全球红树林碳储量的8.5%（Rovai等人，2022年）。该国在红树林保护方面取得了显著成就，过去几十年的损失估计仅为2%（Diniz等人，2019年；Bernardino等人，2021年）。例如，在亚马逊地区，红树林的年损失率接近750公顷，相当于每年0.1%的损失率（Bernardino等人，2024a）。
红树林对沿海压力表现出显著的韧性，但极易受到土地利用变化和气候事件的影响（Ruiz等人，2024年）。由于预计未来极端天气事件将更加频繁和强烈（IPCC，2022年），由严重干旱和风暴引起的红树林损失对这些生态系统构成了重大威胁。最近的研究表明，红树林对这些气候压力的脆弱性因地点而异，受到每个地点的地形、物理和生态特征的重大影响（Krauss和Osland，2020年；Alongi，2022年；Friess等人，2022年）。全球范围内都有大量关于红树林因气候事件而遭受损失的报告（Cahoon等人，2003年；Duke等人，2017年；Servino等人，2018年；Lima等人，2023年；Machava-António等人，2024年）。这些事件可能导致大量树木死亡、地上和土壤碳储量损失、森林生产力下降，并可能降低它们提供的生态系统服务价值（Gomes等人，2021a；Gomes等人，2021b；Queiroz等人，2022a；Owuor等人，2024年；Rico等人，2024年）。
在巴西，2015年强烈的厄尔尼诺现象之后发生的一场冰雹风暴导致500公顷的红树林遭到破坏（Servino等人，2018年）。事件发生后的第二年，这些死亡的红树林失去了近15%的总体生态系统碳储量（TECS），潜在的二氧化碳排放量为每公顷992.8 Mg CO2（Gomes等人，2021a）。在洪都拉斯，一场飓风导致的红树林死亡事件在风暴后的三年内引发了每年11毫米的泥炭层塌陷（Cahoon等人，2003年）。澳大利亚也因厄尔尼诺效应经历了严重的红树林死亡，估计有7400公顷的红树林植被受到影响，影响了海岸线保护和碳捕获能力（Duke等人，2017年）。
尽管有许多研究记录了红树林死亡的影响，但关于其恢复过程的了解却很少。红树林的自然恢复是可能的，这取决于干扰的严重程度和性质；受飓风影响的红树林可能经过十年的自然恢复，也可能完全不恢复（Rivera-Monroy等人，2019年；Branoff，2020年；Krauss和Osland，2020年；Xiong等人，2022年）。虽然在适当的环境条件下自然再生是一个经济可行的选择，但积极的恢复措施可以加速森林的恢复（Azman等人，2021年）。鉴于关于红树林在气候干扰后自然恢复和碳储量变化的有限信息，本研究旨在量化巴西东南部红树林的长期（6年）恢复情况。在2016年该地区发生红树林死亡事件后，以及2017年（初次干扰后1.3年）进行的干扰后评估中（Gomes等人，2021a），我们假设红树林会通过地上生物量和土壤碳储量的增加而自然恢复。我们比较了河口受影响和未受影响红树林的地上、地下、枯木生物量、土壤碳和TECS，但发现在研究区域内恢复的证据有限，且TECS的空间分布存在很大差异。
研究区域和采样设计
皮拉凯-阿苏-米林（Piraquê-A?u-Mirim，简称PAM）河口位于巴西东南部圣埃斯皮里图州的一个市级可持续发展保护区内（纬度19o57’S，经度40o10’W；图1）。PAM河口的潮汐范围小于2米，属于半日潮类型（Bissoli和Bernardino，2018年）。这个Y形河口的集水面积为447平方公里，北部由皮拉凯-阿苏河（以下简称北河）流入淡水，南部由皮拉凯-米林河流入淡水。
森林结构和碳储量
红树林主要由Rhizophora mangle（83.2%）组成，其次是Avicennia schaueriana（16.2%）和Laguncularia racemosa（0.5%）。干扰六年后，南河地区的红树林仍然大量死亡，没有存活的树木。该地区仅记录到一些基部面积为0.6±0.5 m2/公顷的枯立树木。北河地区的受影响区域仅有少量的树木再生，其基部面积平均减少了1.6倍（平均值±标准差：15.4±2.6 m2/公顷）。
讨论
这项研究表明，在巴西东南部红树林死亡事件发生六年后，红树林的结构、生物量和土壤碳的自然恢复情况有限。我们还观察到，在盐度差异和土壤生物地球化学性质不同的两条河流之间，恢复过程存在显著的空间差异。这些结果表明，与高孔隙水盐度相关的水文压力可能通过限制繁殖体的建立和幼苗的存活来限制高盐度区域的自然恢复。
作者贡献
AFB负责研究设计；CFP、DYG、RFC、AEB和TOF参与了研究工作；CFP负责数据分析；AFB、CFP、DYG和TOF共同撰写了论文。
作者贡献声明
蒂亚戈·奥索里奥·费雷拉（Tiago Osorio）：方法论、调查、资金获取、正式分析。丹妮拉·耶佩斯·高里萨斯（Daniela Yepes）：方法论、调查、正式分析。安杰洛·F·贝尔纳迪诺（Angelo F. Bernardino）：初稿撰写、验证、监督、资源协调、项目管理、方法论、调查、资金获取、正式分析、概念构思。卡拉·弗雷基亚米·奥利维拉·帕切科（Carla Frecchiami Oliveira）：初稿撰写、验证、方法论、调查、正式分析。安东尼奥·埃尔维斯·巴雷托·席尔瓦（Antonio Elves Barreto）：
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
本研究得到了PELD计划（PELD-HCES项目）的支持，该项目由国家科学技术发展委员会（CNPq，授权编号441107/2020）和圣埃斯皮里图研究资助基金会（FAPES，授权编号186/2021）资助。我们感谢费尔南达·玛丽亚·索萨（Fernanda Maria Souza）、雷南·卡布拉尔·纳西门托（Rennan Cabral Nascimento）以及所有在野外工作中提供帮助的学生。CFOP获得了PELD CNPq的研究生奖学金支持。A.F.B.和T.O.F.感谢国家科学技术发展委员会（CNPq）的资助。
