马克平|森林高产“混搭”密码解锁了

■见习采访人员 田瑞颖
每当踏上树种繁多的实验样地,中科院植物研究所研究员马克平都会感到非常激动 。
3年前,马克平团队与合作者就证明了种植混交林的生产力和碳储量是纯林的两倍 。但混交林究竟如何“混搭”,才能得到最高的生产力?
在11月5日发表于《自然—生态与进化》的一项研究中,他们基于10年前“包山头”种下的20万株乔木,进一步解锁了树种组合的密码 。研究发现,随着时间推移,功能多样性高的森林生产力最高 。
种植高功能多样性的混交林,更能实现固碳和生产力的双赢——这为我国和全球森林植被的恢复和重建提供了新思路 。
10年数据绘制“组合拳”谱
天然植被固碳是实现碳中和目标的重要途径,而种植混交林对森林高产、减缓气候变化和保护生物多样性具有多赢功效 。
但在哪里种、种什么,这套种树“组合拳”怎么打,不仅是长期困扰国际学术界的难题,也是相关决策部门和实际造林者面临的“老大难” 。
为彻底摸清森林生物多样性和生态系统之间的关系,解决更多重要的科学问题,2009年,来自中国、德国和瑞士的科学家建立了“中国亚热带森林生物多样性与生态系统功能实验研究(BEF-China)”平台,在江西德兴市新岗山镇“包”了几座山,建造了一个50公顷的大型森林生物多样性控制实验样地,种植30余万棵树,包含42种乔木、18种灌木 。
BEF-China平台负责人马克平告诉《中国科学报》,目前全球共有28个森林多样性实验样地,BEF-China样地覆盖的地形更复杂,拥有最大规模的物种库,其最高多样性的样方也更接近天然林 。
尽管研究团队3年前就基于BEF-China的数据证明了混交林的产量是纯林的两倍,但目前全球已经种植和计划恢复的森林,一半以上仍是以增加木材产量为目标的人工纯林 。
“我们必须进一步解决具体怎么组合的难题,才能更好地指导实际的造林工作 。”马克平说 。
通过对BEF-China种植的20万株乔木连续10年的监测,研究团队评估了基于38种植物功能性状的群落性状均值和功能多样性对群落生产力的影响随森林发展的变化 。
“这38种性状包括叶片经济谱、叶片结构、叶片元素含量、气孔导度和茎叶水力性状等不同类型,几乎涵盖了乔木的大部分地上功能性状 。”BEF-China平台管理团队负责人、中科院植物研究所副研究员刘晓娟告诉《中国科学报》 。
研究发现,随着树龄的增长,尤其是第7年后,功能多样性高的森林对生产力的影响力,逐渐大于功能多样性低或群落性状均值高的森林 。
“森林里树种的性状差异越大,生态学上互补的可能性就越大,能够产生的生态系统功能就越大 。”马克平表示,因此,在开展森林恢复和重建等活动时,应尽可能地选择功能多样化的物种组合,避免功能相似的物种组合 。
更可靠的实验
值得一提的是,这是全球首次基于大型森林多样性控制实验,证实植物功能性状是用于指导森林恢复和再造的可靠手段 。
实际上,国际上也不乏森林功能多样性和生态系统关系的研究,但这些研究的时间跨度都比较短 。
“功能多样性带来的长期效益,需要在更长时间才能看到 。第7年正是研究群落林冠开始郁闭的时间,也是研究发生显著变化的节点,仅通过短期的数据是无法观测到的 。”刘晓娟说 。
扎实的数据,才能获得更可靠的科学结果 。从实验样地建设之初,研究人员就对每亩地种什么、种多少进行了精心设计 。最终,他们以1亩为最小样方,共建设了566个样方,每1亩样方内种植400棵乔木 。
为了使它们更接近天然林结构,实验的最高多样性水平设置到了每亩24种乔木 。

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