越南北方混合相思树人工林地上生物量与结构多样性关系的解耦分析

为解决热带人工林单一树种种植模式导致的生态功能单一问题，越南国立大学与西班牙巴利亚多利德大学联合团队在废弃的Acacia mangium与Acacia auriculiformis混交林中建立1公顷固定样地，通过结构多样性指数(TH/Shannon)、空间分布模式(L函数)与生物量模型分析，发现物种多样性(Sh)和高度分化指数(TH)对地上生物量(AGB)呈显著负相关，为热带混交林碳汇管理提供新见解。

　　

在热带地区，森林 plantations（人工林）长期采用单一树种种植模式，虽然短期经济效益显著，却导致生态系统服务功能下降。随着全球对碳中和需求的增长，如何通过树种混交提升人工林的碳汇能力和生态效益，成为林业科学的热点问题。然而，与温带森林相比，热带混交林生物量与多样性关系的研究仍存在大量空白。更复杂的是，现有研究对物种多样性(Shannon指数)和结构多样性(如高度分化指数TH)如何共同影响生产力尚未达成共识——有的发现正相关，有的却显示负效应或中性结果。

针对这一科学难题，越南国立大学环境科学学院联合西班牙巴利亚多利德大学可持续森林管理研究所，在越南北部Hoa Lac校区建立了一公顷永久样地（Marteloscope）。这片废弃的Acacia mangium和Acacia auriculiformis混交林，意外形成了7个树种共生的复杂系统。研究人员通过精确测量446棵活立木的胸径(DBH)、树高及空间坐标，结合物种特异性异速生长方程计算地上生物量(AGB)，并创新性地整合16项多样性指标（从经典的Shannon指数到空间分布模式指数如L函数），构建了524个模型来解析生物量与多样性的关系。

研究发现颠覆了传统认知：在《European Journal of Forest Research》发表的这项工作中，最优模型显示Shannon指数(Sh)和高度分化指数(TH)均与AGB呈显著负相关。例如Acacia mangium的生物量模型AGB=e^{6.0575+0.0010×G2-0.1115×Sh2-1.5179×TH2}表明，当Sh从2.55增至3.71时，生物量下降11.5%。这种"多样性惩罚"效应源于相思树种间功能性状相似导致的资源竞争加剧，而非预期的生态位互补。

研究团队采用三项关键技术：1）基于全站仪和GPS的树木地理参照系统，实现25×25米亚样方内所有DBH≥5cm树木的三维定位；2）应用越南本地化异速方程计算AGB，涵盖树干、枝、叶生物量；3）通过R语言vegan包计算多样性指数，结合spatstat包进行空间点模式分析（如Ripley's L函数评估聚集/随机分布）。

【Stand diversity】章节揭示样地具有超高多样性（Shannon指数中位数3.43），但L函数显示树木呈随机而非预期的人工林规则分布。值得注意的是，死木密度达61棵/公顷，暗示竞争导致的自然稀疏过程。

【Model selection】部分通过AIC准则筛选出关键预测因子：对Acacia mangium，基部面积(G)正效应被Sh和TH的负效应抵消（R²=0.097）；而Acacia auriculiformis模型AGB=e^{6.7478-4.2598×TH2-0.12839×Sh2}显示TH每增加0.1单位，生物量骤降15%。

讨论部分指出，这与温带混交林普遍观察到的"超产效应"形成鲜明对比。作者认为热带人工林若混交功能相似的速生树种（如两种相思树），反而会因光竞争加剧降低生产力。这一发现为越南REDD+（减少毁林和森林退化所致排放量）项目提供重要启示：在碳汇导向的造林中，需权衡多样性效益与生物量产出，针对Acacia等速生树种可能需控制混交度。

研究的创新性在于首次量化了热带人工林结构多样性(TH)对碳储量的负面影响，但作者也承认局限性：单一样地结论需在更多气候区验证，且未考虑土壤养分等环境因子。未来研究建议整合LiDAR技术扩大尺度，并引入功能性状分析以区分竞争与互补机制。这项成果为热带地区"基于自然的解决方案"提供了精准管理的新思路。