森林生态系统兼具碳固存、土壤肥力保育、养分循环等多重服务效能,相关综合效能统称为生态系统多功能性。亚热带森林是全球生物多样性核心热点区域,植物与土壤生物多样性是维系各类生态系统功能的核心基础。但长期恢复进程下的亚热带人工林中,植物、土壤两类生物多样性对生态系统多功能性的贡献差异与调控机制尚不明确。
围绕这一科学难题,中国科学院会同森林生态实验站森林地下生态系统与生产力提升研究团队,联合西班牙塞维利亚自然资源与农业生物学研究所等国内外科研单位,选取湖南会同鹰嘴界国家级自然保护区内恢复时长 31 年的杉木人工林开展野外定位观测。研究筛选 21 项生态观测指标,量化划分七大生态功能维度,系统厘清植物多样性与土壤生物多样性对森林生态系统多功能性的差异化驱动作用。
研究证实,亚热带森林历经数十年生态修复后,植物与土壤生物多样性均是保障生态系统多功能稳定运转的核心要素,但二者调控的功能维度存在显著分异:植物多样性主要调控植物 - 土壤共生过程与土壤碳循环功能,土壤生物多样性则主导土壤常量、微量元素养分循环。将该差异化驱动机制融入地球系统模型,能够有效优化气候演变模拟、提升气候变化预测精准度。
该研究成果可为亚热带森林多功能生态修复、区域生物多样性保育、森林碳汇增效实践提供理论支撑,同时为全球生物多样性保护与气候变化协同治理提供科学参考。
相关成果以《Contrasting contributions of plant and soil biodiversity to multifunctionality in a subtropical forest decades after restoration》为题,刊发于国际林学领域权威期刊《Forest Ecology and Management》。中科院会同森林生态实验站博士研究生翟凯燕为论文第一作者,张伟东研究员担任通讯作者。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、辽宁省重点研发计划等多项课题资助。
论文 DOI 链接:https://doi.org/10.1016/j.foreco.2026.123890
图1 研究区域与采样设计示意图
图2 生态功能维度划分及生物多样性的差异化驱动
图3 两大生态功能维度的贡献分解