中科院青藏高原所生態系統功能與全球變化團隊研究發現，保護樹種多樣性可以顯著提升森林應對乾旱的抵抗力。9月19日，這一研究成果於《自然-地球科學》（Nature
Geoscience）在線發表。研究團隊還繪製了全球首幅樹種多樣性對森林抵抗力影響的空間分布圖，為旱區造林綠化、穩定森林碳匯功能提供了科學依據。
繪製全球首幅樹種多樣性對森林抵抗力影響空間分布圖
據經典生態學理論預測，物種多樣性越高，生態系統抵禦外界環境脅迫的能力越強。然而，關於樹種多樣性高的森林能否有效抵禦極端氣候事件衝擊這一問題，過往研究較少，主要集中在少數生態系統類型研究，缺乏對全球森林的整體認知。
據文章的第一作者——中科院青藏高原所助理研究員劉丹博士介紹，科研團隊利用全球70多萬個森林樣方的樹種多樣性監測數據，結合森林生長應對乾旱抵抗力的遙感觀測分析結果，解析了樹種多樣性對森林抵抗力的影響機制，繪製了全球首幅樹種多樣性對森林抵抗力影響的空間分布圖。
“我們這項研究主要探討的是森林對極端乾旱的抵抗力。”劉丹告訴記者，樹木生長需要適合的溫度和充足的水分。環境條件合適時，樹木才能保持比較強的光合作用，健康生長，從而吸收大氣的二氧化碳，維持森林的碳匯功能。遇到乾旱時，缺水會導致植物光合作用能力下降，不利於樹木生長，在極端的情況下甚至會導致樹木死亡。森林對乾旱的抵抗力就是指在乾旱條件下森林依然保持生長的能力。
在科研實踐中，科研人員會通過分析衛星遙感觀測到的植被綠度來表徵樹木生長的能力，綠度的數值越大，也就是森林越綠，表明樹木生長越旺盛。在乾旱事件中，衛星遙感會觀測到森林綠度下降，下降的比例越大即表明森林對乾旱事件越敏感，也就是抵抗力小，反之綠度下降的比例小，則表明森林對乾旱的抵抗力強。通過分析乾旱條件下遙感觀測的森林綠度，即可定量地刻畫森林對乾旱的抵抗力。
物種間互惠作用助力森林抵禦乾旱
“我們發現在全球大部分森林生態區，物種多樣性對森林乾旱抵抗力存在普遍的提升作用。這種提升作用在美國西部、地中海等較乾的生態區最強。其在亞熱帶乾旱森林的提升強度要高於熱帶雨林。”劉丹說，在我國，物種多樣性也會提升森林抵抗力，這一作用在喜馬拉雅和藏東南地區較為顯著。
為何樹種多樣性高的森林一般具有較強的抵禦乾旱能力？她說，原因是多方面的，物種組成是原因之一。面對乾旱等環境的脅迫，在多樣性高的森林更有可能包含更多抗旱物種，這些物種可以補償對乾旱脅迫敏感的樹種，所以樹種多樣性越高則整個生態系統會越穩定。生態學家將這一機制稱為保險效應。
另一方面，樹種之間存在互惠作用。隨着水分脅迫程度的增加，樹種間競爭減弱或者互惠增強，樹種多樣性對森林抵抗力的促進效應也顯著增強。
她舉例，不同樹種根的深度不一樣。在乾旱的時候，深根樹可以將深層土壤的水分吸收至表層土壤，為淺根樹提供水分，從而提高其應對乾旱的抵抗力。這種物種間互惠作用對森林抵禦乾旱非常重要。
經典的生態學理論“脅迫梯度假說”認為，物種間的正相互作用（互惠）的強度和重要性隨着環境脅迫程度的加劇而增加，負相互作用（競爭）的強度和重要性隨環境脅迫程度的加劇而降低。“我們的發現印證了這一假說，即隨着水分脅迫程度的增加，樹種多樣性對森林抵抗力的促進作用越強。”她說，這並不意味着越乾旱樹種之間不再競爭了，而是在乾旱脅迫下樹種之間的關係可能由互惠作用所主導。
可考慮將種植豐富多樣的樹種納入旱區造林綠化政策
研究團隊繪製的全球樹種多樣性對森林抵抗力影響的空間分布圖表明，在全球近一半森林區域增加樹種多樣性可顯著提升森林應對乾旱的抵抗力。
“在當前樹種單一的人工純林開展多樹種混交造林，將顯著提升森林抵抗力，以旱區提升空間最大。”該文章的通訊作者汪濤說。
在碳中和背景下，旱區有可能成為造林綠化的“主戰場”，當地政府決策部門可考慮將恢復與種植豐富多樣的樹種納入旱區造林綠化政策，以緩解未來極端氣候事件頻發對森林碳匯穩定性的影響。
新京報記者 張璐
編輯 樊一婧 校對 李立軍