科研人员研究发现，保护树种多样性可有效提升森林抵御干旱能力

中科院青藏高原所生态系统功能与全球变化团队研究发现，保护树种多样性可以显著提升森林应对干旱的抵抗力。
9月19日，这一研究成果于《自然-地球科学》（Nature Geoscience）在线发表。研究团队还绘制了全球首幅树种多样性对森林抵抗力影响的空间分布图，为旱区造林绿化、稳定森林碳汇功能提供了科学依据。
绘制全球首幅树种多样性对森林抵抗力影响空间分布图
据经典生态学理论预测，物种多样性越高，生态系统抵御外界环境胁迫的能力越强。然而，关于树种多样性高的森林能否有效抵御极端气候事件冲击这一问题，过往研究较少，主要集中在少数生态系统类型研究，缺乏对全球森林的整体认知。
据文章的第一作者——中科院青藏高原所助理研究员刘丹博士介绍，科研团队利用全球70多万个森林样方的树种多样性监测数据，结合森林生长应对干旱抵抗力的遥感观测分析结果，解析了树种多样性对森林抵抗力的影响机制，绘制了全球首幅树种多样性对森林抵抗力影响的空间分布图。
“我们这项研究主要探讨的是森林对极端干旱的抵抗力。”刘丹告诉记者，树木生长需要适合的温度和充足的水分。环境条件合适时，树木才能保持比较强的光合作用，健康生长，从而吸收大气的二氧化碳，维持森林的碳汇功能。遇到干旱时，缺水会导致植物光合作用能力下降，不利于树木生长，在极端的情况下甚至会导致树木死亡。森林对干旱的抵抗力就是指在干旱条件下森林依然保持生长的能力。
在科研实践中，科研人员会通过分析卫星遥感观测到的植被绿度来表征树木生长的能力，绿度的数值越大，也就是森林越绿，表明树木生长越旺盛。在干旱事件中，卫星遥感会观测到森林绿度下降，下降的比例越大即表明森林对干旱事件越敏感，也就是抵抗力小，反之绿度下降的比例小，则表明森林对干旱的抵抗力强。通过分析干旱条件下遥感观测的森林绿度，即可定量地刻画森林对干旱的抵抗力。
物种间互惠作用助力森林抵御干旱
“我们发现在全球大部分森林生态区，物种多样性对森林干旱抵抗力存在普遍的提升作用。这种提升作用在美国西部、地中海等较干的生态区最强。其在亚热带干旱森林的提升强度要高于热带雨林。”刘丹说，在我国，物种多样性也会提升森林抵抗力，这一作用在喜马拉雅和藏东南地区较为显著。
为何树种多样性高的森林一般具有较强的抵御干旱能力？她说，原因是多方面的，物种组成是原因之一。面对干旱等环境的胁迫，在多样性高的森林更有可能包含更多抗旱物种，这些物种可以补偿对干旱胁迫敏感的树种，所以树种多样性越高则整个生态系统会越稳定。生态学家将这一机制称为保险效应。
另一方面，树种之间存在互惠作用。随着水分胁迫程度的增加，树种间竞争减弱或者互惠增强，树种多样性对森林抵抗力的促进效应也显著增强。
她举例，不同树种根的深度不一样。在干旱的时候，深根树可以将深层土壤的水分吸收至表层土壤，为浅根树提供水分，从而提高其应对干旱的抵抗力。这种物种间互惠作用对森林抵御干旱非常重要。
经典的生态学理论“胁迫梯度假说”认为，物种间的正相互作用（互惠）的强度和重要性随着环境胁迫程度的加剧而增加，负相互作用（竞争）的强度和重要性随环境胁迫程度的加剧而降低。“我们的发现印证了这一假说，即随着水分胁迫程度的增加，树种多样性对森林抵抗力的促进作用越强。”她说，这并不意味着越干旱树种之间不再竞争了，而是在干旱胁迫下树种之间的关系可能由互惠作用所主导。
可考虑将种植丰富多样的树种纳入旱区造林绿化政策
研究团队绘制的全球树种多样性对森林抵抗力影响的空间分布图表明，在全球近一半森林区域增加树种多样性可显著提升森林应对干旱的抵抗力。
“在当前树种单一的人工纯林开展多树种混交造林，将显著提升森林抵抗力，以旱区提升空间最大。”该文章的通讯作者汪涛说。
在碳中和背景下，旱区有可能成为造林绿化的“主战场”，当地政府决策部门可考虑将恢复与种植丰富多样的树种纳入旱区造林绿化政策，以缓解未来极端气候事件频发对森林碳汇稳定性的影响。
新京报记者 张璐
编辑 樊一婧 校对 李立军