发表时间：2022年7月6日
第一作者：闫国永（中国科学院植物研究所）
通讯作者：刘晓娟（中国科学院植物研究所）
摘要
1.研究背景
森林是陆地生态系统最大的碳库，对全球碳平衡起着关键作用。保护森林和增加其碳储量一直被认为是缓解全球气候变化的有效策略。局域尺度的控制实验和观测研究发现树种多样性对森林碳储量具有促进作用。但在区域尺度上，气候条件和树种共生菌根类型变化较大，气候和菌根类型是否以及如何调节树种多样性与森林碳储量的关系尚不清楚。因此，如在区域尺度上将造林行动和增加森林碳储量目标相联系，重要的一环是厘清树种多样性与森林碳储量关系的调控因素。特别在我国物种丰富的亚热带地区，目前对于气候因子和树种共生菌根类型如何影响森林树种多样性与碳储量的关系还鲜有报道。
2.研究方法
本研究基于从东到西横跨我国亚热带地区667个森林样方的调查数据，评估了树种多样性对森林各部分碳储量的影响，并探究了气候因子 (年均温和年降水) 和树种菌根类型 (丛枝菌根和外生菌根) 对树种多样性－森林碳储量关系的调节作用，确定了其影响强度和方向。
3.研究结果
结果表明，增加树种多样性和降水量可以促进森林碳储量的积累，但升温表现出显著的抑制作用 (图1)。然而，当温度升高时，增加树种多样性对森林碳储量积累的促进作用加强；而降水增加时，该促进作用减弱。这些结果说明，升温增加树种多样性－森林碳储量关系的强度，而降水增加则削弱其关系强度。
图1 树种多样性 (HD)、温度 (MAT) 和降水 (MAP) 对森林各部分碳储量的影响
其次，降水增加不仅可以直接提高森林碳储量，也可以通过增加树种多样性来间接促进碳储量。与之相反，温度的升高不仅直接降低了森林碳储量，而且也通过抑制树种多样性间接降低了森林碳储量 (图2)。
图2 降水、温度和树种多样性对森林地上碳储量 (A)、地下碳储量 (B) 和总碳储量 (C) 的影响
进一步的研究发现，温度、降水和树种多样性对具有不同菌根类型树种的碳储量影响不同。树种多样性、温度和降水的增加显著促进了丛枝菌根树种的碳储量。但随着温度和降水的增加，树种多样性对丛枝菌根树种碳储量的影响减弱 (图3)。而树种多样性、温度和降水的增加对外生菌根树种的碳储量无显著直接影响。
图3 不同温度水平和降水水平下丛枝菌根 (AM) 树种多样性与其碳储量的关系
4.结论
树种多样性与森林碳储量之间的关系受气候因子和共生真菌类型的调控。升温抑制森林碳储量的积累，因此气候变暖可能会对亚热带森林生态系统碳储量产生负面影响。然而，升温会加强树种多样性－森林碳储量关系的强度，说明可以通过维持或增加群落中的树种多样性来减轻气候变暖的负面影响。降水增加会削弱树种多样性－森林碳储量关系的强度，干旱则会加强这一关系，说明增加树种多样性可以抵抗干旱对森林碳储量的负面影响。因此，应对未来气候变化，增加造林项目中的树种多样性将是提高人工林碳储量潜力的重要策略。此外，只有丛枝菌根树种碳储量与树种多样性呈显著正相关，这突出了树种选择对于提高森林碳储存能力的重要性。该研究面向我国“双碳”目标战略需求，为未来林业管理、森林恢复和碳补偿措施提供了科学支撑。
作者：刘晓娟
