桉樹（Eucalyptus）因其快速生長和顯著的經(jīng)濟(jì)效益，在熱帶和亞熱帶地區(qū)被廣泛種植。然而，單一種植的桉樹純林種植通常會(huì)引發(fā)生物多樣性喪失、土壤養(yǎng)分流失以及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的下降。將桉樹與鄉(xiāng)土樹種混交被認(rèn)為是一種潛在的解決方案，然而現(xiàn)有研究主要集中于短期（≤7年）的桉樹人工林，并且多局限于1-2種鄉(xiāng)土樹種。長期來看，桉樹人工林多營養(yǎng)級(jí)之間復(fù)雜的相互作用以及不同植被層多維生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的關(guān)系仍缺乏系統(tǒng)研究，適宜的桉-鄉(xiāng)混交比例尚不清楚。
為解決上述科學(xué)問題，中國科學(xué)院華南植物園恢復(fù)生態(tài)學(xué)團(tuán)隊(duì)依托廣東鶴山森林生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站共和“植被恢復(fù)生物多樣性梯度”大型野外控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，量化了4個(gè)不同條帶混交比例（2:8，3:7，4:6，5:5）的桉-鄉(xiāng)混交林的多營養(yǎng)結(jié)構(gòu)與生態(tài)熱力學(xué)健康，以及不同植被層多維多樣性（分類，功能和譜系）和生態(tài)系統(tǒng)多服務(wù)性的長期動(dòng)態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)：（1）長期（13-15a）和短期（1a）桉樹人工林群落在不同植物層的多維多樣性上存在顯著差異（2）桉樹與高多樣性鄉(xiāng)土樹種間作對(duì)多營養(yǎng)生物多樣性保護(hù)、生物熱力學(xué)健康發(fā)展和土壤肥力保持具有長期的積極作用（3）當(dāng)鄉(xiāng)土樹種比例≥20%時(shí)，喬木層的多維生物多樣性顯著提升；≥30%時(shí)，桉樹和起始鄉(xiāng)土樹種的長期存活率及自然遷入率顯著提高；進(jìn)一步增加至50%時(shí)，不僅提供了最高水平的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，還顯著增強(qiáng)了服務(wù)間的協(xié)同關(guān)系（4）人為調(diào)控的喬木層初始混交比例和灌木和草本層的自然恢復(fù)雙向奔赴，共同促進(jìn)了桉-鄉(xiāng)混交林生物多樣性、生態(tài)系統(tǒng)健康與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的長期恢復(fù)。
這些發(fā)現(xiàn)為全球熱帶和亞熱帶地區(qū)大面積分布的桉樹人工林改造和長效管理提供了新的依據(jù)。相關(guān)成果在Journal of Cleaner Production（《清潔生產(chǎn)雜志》）（中科院1區(qū)Top，IF2023?= 9.8）和Journal of Applied Ecology（《應(yīng)用生態(tài)學(xué)雜志》）（中科院1區(qū)Top，IF2023?= 5.0）發(fā)表。中國科學(xué)院華南植物園博士生張磊和已畢業(yè)碩士生汪雁佳（現(xiàn)中山大學(xué)在讀博士）為第一作者，任海研究員和陸宏芳研究員為共同通訊作者。研究工作得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、青促會(huì)項(xiàng)目和廣東省重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目的資助。
文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2024.144288
https://doi.org/10.1111/1365-2664.14558
圖1. 6種人工林地上、地下生物多樣性、生物熱力學(xué)健康和土壤肥力的結(jié)構(gòu)方程模型
圖2. 生態(tài)系統(tǒng)多服務(wù)性與不同植物層多維多樣性指數(shù)的關(guān)系
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