多样性在受到干扰时调节地表生产力：以伊比利亚森林为例

《Journal of Ecology》：Diversity modulates above-ground productivity in response to disturbances: The case of Iberian forests

　　森林干扰对生产力的影响及多样性调节机制研究。结构多样性有效缓解采伐和火灾导致的产量下降，功能多样性仅在采伐中起缓冲作用。不同功能组（针叶、阔叶落叶、常绿）对干扰响应存在显著差异，针叶林受采伐和火灾影响最大，阔叶林更具抗逆性。功能主导性（叶面积主导指数）在干扰后呈现反向调节效应。研究证实结构多样性对维持碳汇能力更关键，建议在西班牙森林管理中优先提升结构多样性，并考虑功能组平衡以应对复合干扰。

　　森林生态系统在全球范围内受到多种扰动的影响，这些扰动包括采伐、火灾以及生物性损害等。扰动对森林生产力具有显著的负面影响，而森林的多样性，特别是结构多样性和功能多样性，可能在一定程度上缓解这些影响。此外，功能优势（即特定功能群在森林中的主导地位）也可能在扰动后影响森林生产力的变化。本研究通过分析西班牙国家森林调查中的12,075个永久样地，时间跨度为1986年至2019年，探讨了扰动对森林生产力的影响，并考察了结构多样性、功能多样性和功能优势在不同功能群中的作用。

研究结果显示，采伐和火灾的发生显著降低了所有功能群的森林地上生产力，平均分别减少了94.5%和143.9%。结构多样性在采伐和火灾后对森林生产力的下降具有一定的缓解作用，而功能多样性仅对采伐的影响具有调节作用。在受到扰动的样地中，结构多样性通常表现出更积极的作用，尤其是在火灾影响下的针叶树群中，尽管某些情况（如火灾对阔叶落叶树的影响）表现出不同的趋势。采伐对阔叶常绿树群的生产力影响则因功能优势的变化而有所不同，功能优势较高的阔叶落叶树群在采伐后生产力下降，而功能优势较高的阔叶常绿树群在火灾后生产力反而有所提升。

研究还指出，森林的结构多样性在缓解扰动对生产力的负面影响方面比功能多样性更为有效。这可能是因为结构多样性能够促进资源的互补利用，如通过不同树径的树种之间的相互作用提高光合作用效率和资源分配的优化。同时，结构多样性还可能通过促进幼树和幼苗的生长，从而增强森林在扰动后的恢复能力。相比之下，功能多样性在采伐后对森林生产力的影响更为有限，但依然在某些情况下表现出一定的补偿效应。功能多样性在针叶树群中对采伐的缓解作用尤为明显，而阔叶落叶树群则表现出较为复杂的响应模式。

此外，功能优势在扰动后的生产力变化中也发挥了重要作用。在无扰动的情况下，功能优势较高的森林通常表现出更高的生产力，这与“质量比假说”相一致，即生产力主要由优势功能群的特征决定。然而，在采伐和火灾发生后，功能优势对生产力的影响出现了变化。采伐对针叶树和阔叶落叶树群的生产力影响较大，而火灾则对针叶树群的生产力影响尤为显著。在火灾影响下，针叶树群的生产力随功能优势的变化而出现明显的波动，尤其是在功能优势较高的情况下，生产力反而有所下降。

研究还探讨了不同功能群对扰动的响应差异。针叶树群在采伐和火灾后表现出更高的生产力下降，而阔叶常绿树群则在某些情况下表现出更高的恢复能力。这种差异可能与不同功能群的生态策略有关，例如针叶树群通常具有较高的生长速度和较低的抗旱能力，而阔叶常绿树群则具有较强的耐旱能力和更长的叶片寿命。因此，针叶树群更容易受到扰动的影响，而阔叶常绿树群则可能在扰动后表现出更强的适应能力。

从生态管理的角度来看，研究结果强调了提高森林结构和功能多样性的必要性，以增强森林的生产力和碳汇能力。特别是在气候变化和扰动频率增加的背景下，维持和提升森林多样性可以作为促进森林稳定性和适应性的关键策略。通过结构多样性的提升，森林在受到采伐和火灾后能够更好地维持生产力，同时通过功能多样性的保持，能够增强森林在扰动后的恢复能力。这些发现不仅有助于理解森林生态系统在扰动下的动态变化，也为森林管理和保护提供了科学依据。

然而，本研究也存在一定的局限性。首先，依赖于森林调查数据可能限制了对因果关系的深入分析，因为未记录的干扰因素可能对生产力产生影响。其次，研究主要关注扰动的发生与否，而未深入探讨不同扰动强度、频率和范围对森林生产力的具体影响。此外，气候变化带来的极端事件（如干旱和热浪）可能与扰动相互作用，进一步影响森林的生产力和稳定性。因此，未来的研究需要结合实验性干预、高分辨率时间数据以及机制模型，以更全面地理解扰动、多样性与森林功能之间的复杂关系。

综上所述，本研究揭示了森林多样性在缓解扰动对生产力负面影响方面的重要作用。通过结构和功能多样性的提升，森林能够在面对采伐和火灾等突发扰动时保持较高的生产力。同时，功能优势的变化也会影响森林在扰动后的生产力表现，特别是在针叶树群中，功能优势较高的森林在火灾后可能表现出较低的生产力。因此，森林管理应当重视多样性保护，尤其是结构和功能多样性，以增强森林的稳定性、适应性和碳汇能力。这不仅有助于应对当前日益频繁的扰动，也为未来气候变化背景下的森林可持续管理提供了重要的科学支持。