沈阳生态所在温带天然林生产力维持机制研究上获新展

　　森林作为陆地生物圈的主体，不仅蕴藏着丰富的生物多样性，而且具有较高的生产力。森林生产力是森林生态系统维持与发展的根本动力，探讨维持森林生产力的内在生物学要素和外在生态条件，是当今生态学和林学研究的重要内容之一。鉴于乔木形成的生物生产力在森林生产力中占主体地位，且易于测定、量化和尺度推演，许多研究使用乔木的生产力代表生态系统净第一性生产力，即森林绿色植物在单位时间和单位面积上所积累的有机干物质的能力。在天然林中，生产力在局域尺度上同时受到生物（如生物多样性，林分结构和初始生物量等）和非生物因子（如土壤养分）的共同影响，不同因子与生产力之间可能呈线性或非线性关系，且不同因子间存在一定的相关性，导致很难量化、区分和比较单个因子对生产力的影响；影响生产力维持的潜在机制包括：生态位互补（ niche complementarity hypothesis），生物量比率假说（mass ratio hypothesis），土壤肥力假说（soil fertility hypothesis）和绿汤假说（green soup hypothesis）。以往的研究多集中于探讨单个或两个机制对生产力的影响，目前尚不清楚不同机制的相对贡献及随群落演替的变化规律。 

　　中国科学沈阳应用生态研究所原作强副研究员及其合作者，基于长白山温带森林样地（次生林和老龄林）10年的长期监测数据，使用基于机器学习和分类回归树的推动回归树模型（BRT）量化了生物多样性（包括分类，谱系和功能多样性），林分结构特征（包括基于胸径的香农-威纳指数和变异系数），功能性状组成（functional trait composition），初始生物量和土壤养分对生产力的相对贡献。结果发现：生产力在次生林中受与叶片磷相关的性状组成，初始生物量，土壤有机质和物种均匀度密切相关，在老龄林中则主要受初始生物量的影响。该研究结果表明1) 植被数量（vegetation quantity）对温带天然林生产力的影响大于植物质量（vegetation quality）；2）次生林中生产力主要受性状组成，而非生物多样性的影响；3）土壤养分对次生林的影响远大于老龄林；4）性状组成和土壤养分对生产力的相对贡献随着森林群落演替而降低，生物多样性和植被数量的相对贡献则随之升高。 

    以上研究成果以Abiotic and biotic determinants of coarse woody productivity in temperate mixed forests 为题发表于Science of The Total Environment上。原作强副研究员为文章的第一作者，郝占庆研究员为通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划 (2016YFC0500300), 国家自然科学基金 (41671050, 31730015 & 31722010)和中国科学院青年创新促进会（2017241）的支持。