亚热带自然再生森林中物种多样性和功能多样性的协同效应促进了生物量积累的环境适应性

《Trees, Forests and People》：The synergistic effect of species diversity and functional diversity in subtropical naturally regenerating forests promotes environmental adaptability of biomass accumulation

碳汇与生物多样性协同机制研究——以湖南亚热带森林为例。本研究基于326个森林生态系统样方数据，通过Mantel检验、多元线性回归和PLS-PM模型，系统解析了自然再生林与人工林在不同发育阶段中生物多样性（物种丰富度、功能多样性、系统发育多样性）与生物量积累的驱动机制。结果表明：自然再生林在物种多样性（5.04-5.71）和功能多样性（0.24-0.43）方面显著优于人工林，且其生物量（88.21 Mg·ha?1）虽低于人工林（93.41 Mg·ha?1），但环境适应性和系统稳定性更高。环境异质性（坡度、经纬度）与林分结构（密度、胸径变异性）通过 niche theory和complementarity effect共同驱动生物量积累，其中土壤CEC和CLY对自然林功能多样性贡献率达43%。研究提出优化人工林结构（减少单一树种占比）与加强自然林保护的双策略，以提升亚热带森林生态系统应对气候变化的能力。

　　### 生态基底监测与森林碳汇及生物多样性协同关系研究

在面对全球气候变化与生物多样性丧失的双重挑战时，森林生态系统作为碳汇与生物多样性维护的重要载体，其功能和结构的优化显得尤为重要。本研究聚焦于中国南方亚热带地区，分析了自然再生林与人工林在不同年龄阶段的碳汇能力与生物多样性之间的相互作用及其驱动机制。通过构建包含326个森林样地的数据库，结合多种统计模型，如Mantel检验、多元线性回归、偏最小二乘路径建模（PLS-PM）和热点分析，研究揭示了环境因素与林分结构如何影响生物多样性，并进一步探讨了其对碳汇积累的促进作用。

#### 生物多样性与碳汇的协同作用

研究发现，亚热带森林中的物种丰富度在5.04至5.71之间变化，表明该地区的森林生态系统在物种组成上存在一定的多样性。然而，人工林的生物多样性指数显著低于自然再生林，这可能与人工林中较高的环境适应性有关。在自然再生林中，物种多样性与功能多样性通过增强环境异质性和生态位分化，共同促进了生物量的积累。相比之下，人工林虽然在生物量上表现更优，但其生物多样性受环境因素的影响更为直接，且由于环境适应性较低，容易受到外界环境变化的冲击。

#### 生物多样性与环境因素的交互影响

通过对环境变量、林分结构与生物多样性之间的相关性分析，研究揭示了不同森林类型对生物多样性影响的差异。例如，在自然再生林中，地理因素、地形特征、土壤属性以及气候条件对生物多样性的影响较为复杂，而人工林则表现出对环境因素更为直接的依赖性。地理因素如纬度和经度，通过影响气候和土壤条件，间接塑造了生物多样性分布格局。此外，林分结构变量如林分密度和树干直径变异系数（DBH_CV）在自然再生林中对生物多样性具有显著影响，而在人工林中则表现为对环境因素的直接响应。

#### 生物量积累的驱动机制

研究进一步探讨了生物多样性对生物量积累的促进作用，发现物种多样性与功能多样性是生物量积累的关键预测因子。通过多元线性回归模型和PLS-PM模型的分析，研究人员发现，在自然再生林中，土壤属性（如阳离子交换容量CEC和粘土含量CLY）对生物量积累具有显著的促进作用。而人工林的生物量则主要受到环境因素的直接影响，如温度、降水和土壤肥力。此外，林分结构变量如林分密度和DBH_CV对生物量积累的影响在自然再生林中更为复杂，可能与资源利用效率和竞争关系的变化有关。

#### 生态热点分析与森林管理建议

通过热点分析，研究发现自然再生林在亚热带地区的分布具有明显的生态优势，特别是在西北部的山地地区，生物多样性和生物量的热点区域更为集中。这表明在这些地区，自然再生林的生态功能更为显著，且其在维持生态系统服务和促进碳汇方面具有更高的潜力。基于这些发现，研究提出了一个“双策略”管理框架，即在优化人工林结构的同时，加强对自然再生林的保护与恢复。这一策略旨在提升亚热带森林生态系统的整体功能，增强其对全球变化和区域可持续发展的支持能力。

#### 未来研究方向与生态管理启示

本研究的结果强调了自然再生林在维持生物多样性和生态系统功能方面的重要性，同时也指出了人工林在当前森林管理中面临的生态风险。随着森林年龄的增长，人工林的功能多样性与系统复杂性可能逐渐下降，导致其碳汇能力的减弱。因此，建议在人工林中引入更多本地适应性强的物种，构建多树种、多结构的森林生态系统，以增强其生态韧性。此外，研究还指出，生物多样性与生态位分化之间的协同作用是提升森林生产力和碳汇能力的关键，这为未来的森林管理和生态恢复提供了科学依据。

通过本研究，我们不仅揭示了亚热带森林中生物多样性与碳汇能力之间的复杂关系，还为实现森林生态系统的可持续发展提供了理论支持和实践指导。这些发现有助于推动森林管理政策的调整，确保在提高碳汇效率的同时，维护生物多样性，促进生态系统的长期稳定。