沈阳生态所在人工林植物多样性和土壤固碳功能关系方面取得新进展


植物多样性和土壤固碳功能关系是生态学研究的核心和热点问题之一。过去大量实验和理论研究表明,植物多样性可以显著促进森林生态系统土壤固碳功能。目前,人们对优势植物物种(Dominant)及其性状与生态系统功能之间的关系已有较为广泛的认识。然而,近期研究发现,从属树种(Subordinate)通常具备互补性或独特的功能特征,这不仅有助于提升物种功能多样性,还可能进一步影响生态系统功能。然而,对于人工林长期自然更新后,优势树种与从属树种的多样性与土壤固碳功能之间的关系及其相对重要性的认识仍然有限。这种局限性在一定程度上阻碍了我们对缓解气候变化和促进生态系统可持续性问题的深入理解。

为此,沈阳生态所人工林生态组团队在鹰嘴界自然保护区内以亚热带典型杉木林为研究对象,通过建立9 公顷的杉木林长期定位监测样地,探究经过31年自然更新后,杉木人工林优势和从属树种多样性与土壤碳储量及其组分的关系。结果表明,从属树种和优势树种多样性与土壤碳储量及多个碳组分均显著正相关(图1)。与此同时,与优势树种多样性相比,从属树种多样性对土壤碳储量变化的解释度比优势树种更大(图 2)。此外,从属树种的功能性状(如固氮类群的比例)促进了细菌残留碳含量(图 1)。这些结果表明,在森林长期更新过程中,从属树种是驱动土壤固碳功能的重要因子之一,未来在森林管理过程中,应该重视和加强对从属树种的保护,从而更好地服务于国家“碳中和”战略。

该研究近日以 “Subordinate tree species diversity explains carbon stock better than dominant tree diversity after decades of forest rewilding” 为题在线发表于Journal of Applied Ecology。中国科学院沈阳应用生态研究所人工林生态组博士毕业生翟凯燕和在读博士尹攀为共同第一作者,张伟东研究员和西班牙塞维利亚自然资源与农业生物研究所Manuel Delgado-Baquerizo教授为共同通讯作者。本研究得到国家重点研发计划(2022YFF1303003和2021YFD2201301)、国家自然科学基金(U22A20612)项目的资助。

文章链接: 

Zhai et al., 2023. Subordinate tree species diversity explains carbon stock better than dominant tree diversity after decades of forest rewilding. Journal of Applied Ecology, 00, 1-13. https://doi.org/10.1111/1365-2664.14868 

图 1经过几十年的森林自然发育后,树种多样性对土壤碳的影响

图2 森林自然发育几十年后,树种多样性(Dominant 和 Subordinate)对土壤碳储量的相对贡献

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