树种多样性驱动木质残体分解速率空间异质性机制

　　

木质残体蕴含着全球森林10~20%的碳储量，其分解速率的变化对区域乃至全球碳释放都会产生巨大影响。为实现2050年全球碳中和与2067年气候中性目标，多国政府将植树造林作为提升自然碳汇的重要途径。然而，造林方式、树种选择等多种人为因素可能会加快木质残体分解速率，降低自然碳汇的效率。因此，探明树种多样性变化对分解者活动及木质残体分解速率的影响机制，将为植树造林提供科学指导，以期降低木质残体碳释放。

2023年5月28日，浙江大学生命科学学院于明坚教授团队在Soil Biology and Biochemistry上发表题为“Tree species richness increases spatial variation but not overall wood decomposition”的研究论文。课题组利用中欧合作项目“中国亚热带森林生物多样性与生态系统功能实验研究”平台（Biodiversity-Ecosystem Functioning Experiment China，简称BEF-China；图1），通过选取不同树种丰富度的植物样方开展木质残体分解实验，阐述了树种多样性驱动木质残体分解速率空间异质性的生态学机理。

图1：BEF-China研究平台。a-c和d-f分别展示了样地A与样地B的树种丰富度梯度、地形和植被

结果表明，随着样方水平的树种多样性的升高，木质残体分解速率的平均值下降，空间变异程度上升（图2）。在更小的空间尺度上，邻体树种多样性的提升会通过提升林冠郁闭度并降低林下气温，从而导致白蚁（嗜温昆虫）的分解活动在早期阶段受到抑制，最终降低木质残体分解速率。此外，不同邻体树种的组合使多个小生境（不同邻体）之间存在显著分异，进而导致分解者活动乃至木质残体分解速率的空间异质性。由于后期阶段木质残体的资源限制性得到缓解且木质残体分解阶段出现明显分化，邻体树种多样性转而促进白蚁和真菌的分解活动，促使存在竞争关系的两个生物类群维持更长时间的稳定共存。

图2 树种多样性对7个树种木质残体分解速率均值和空间变异程度的效应

本研究表明，在以白蚁为优势分解者类群的热带和亚热带森林（尤其是人工林）中，提升树种多样性能显著减缓木质残体分解速率，从而有效控制死亡有机质的碳释放。同时，树种多样性能提升木质残体分解的空间异质性，从而维持木质残体分解者群落多样性和长期共存。上述研究成果对于森林生态系统碳固持和生物多样性维持等服务功能提升等森林科学管理政策制定具有重要指导意义。

浙江大学生命科学学院为论文第一作者和通讯作者单位，于明坚教授为该论文的通讯作者，于明坚教授实验室巫东豪博士（已毕业，现为中山大学生态学院储诚进教授团队博士后）为本文第一作者。德国德累斯顿工业大学Sebastian Seibold教授、柯尼希博物馆Katherina Pietsch博士和英国班戈大学Farnon Ellwood博士作为共同作者参与了此项工作。该研究受到国家重点研发计划政府间国际科技创新合作重点专项项目、浙江省自然科学基金重大项目、德国科学基金会和国家自然科学基金重点项目等项目支持。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2023.109060