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《林业科学》特邀综述|刘世荣院士:树种多样性对森林生态系统多功能性和韧性的影响

  • 2026-10-16 16:28:07
《林业科学》特邀综述|刘世荣院士:树种多样性对森林生态系统多功能性和韧性的影响

编者按

森林作为陆地生态系统的主体,其健康与稳定关乎生物多样性保护、气候变化减缓与可持续发展多重目标的实现。在当前全球气候变化背景下,如何通过科学经营提升森林生态系统多功能性(如固碳释氧、水土保持、生产力维持等)与韧性,已成为林学与生态学交叉领域的前沿核心问题。树种多样性被认为是调控这些功能的关键生物因子,但其内在机理与优化路径仍需系统梳理。

本刊常务副主编刘世荣院士领衔的研究团队以《树种多样性对森林生态系统多功能性和韧性的影响》为题在《林业科学》2026年第1期封面文章中,全面综述了相关生态学原理、最新研究进展。探讨了全球气候变化背景下森林生态系统多功能性与韧性问题,阐述了树种多样性作用4条原理、林木生长与逆境响应11个方面进展、森林质量与功能提升4条路径,提出了应对气候变化与生物多样性保护相协同的近自然解决方案,可为做好森林生态系统经营,尤其是人工林多功能可持续经营提供科学依据和实践参考。

刘世荣,中国工程院院士,森林生态学首席专家,现任中国林学会副理事长,国家林业和草原局应对气候变化专家咨询委员会副主任,河南宝天曼森林生态系统国家野外科学观测研究站站长。长期从事森林生态学研究,包括森林生态系统结构与功能、退化天然林生态恢复、人工林地力衰退与长期生产力维持机制和多功能经营、森林生态水文学和森林对气候变化的响应与适应等方面的研究。

树种多样性对森林生态系统

多功能性和韧性的影响

刘世荣1* 陈远其1,2 聂秀青1 明安刚3 王晖1

1.中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所

国家林业和草原局森林生态环境重点实验室

河南宝天曼森林生态系统国家野外科学观测研究站

2.湖南科技大学地球科学与空间信息工程学院

煤炭资源清洁利用与矿山环境保护湖南省重点实验室 

3.中国林业科学研究院热带林业实验中心

广西友谊关森林生态系统定位观测研究站

崇左凭祥友谊关森林生态系统广西野外科学观测研究站

本研究首先构建了树种多样性驱动生态系统多功能性的理论框架,指出树种多样性并非简单的“数量叠加”,而是通过生态位分化、资源分配与功能性状整合及拮抗、互补效应与选择效应,以及杠杆效应与功能冗余等一系列生态学机制,在个体、种群和群落等多个尺度,协同塑造森林生产力、碳汇能力、水源涵养、地力维持等多功能性与韧性(图1)。

图1 树种多样性对生态系统多功能性与韧性影响的概念图

在实证层面,研究综述了树种多样性不仅能够普遍提升森林生长与生产力,更可以通过对地下生态过程的深刻调控来巩固系统功能基础。文章重点揭示了树种多样性如何促进土壤有机碳固持、优化土壤养分循环、改变根系分泌物组成,并调节土壤微生物群落,最终通过一个复杂的根系–土壤–微生物互作网络(图2),驱动生态系统功能的实现与长期维持。

图2 树种多样性对根系–土壤–微生物互作的影响

尤为重要的是,文章指出树种多样性是增强森林生态系统气候韧性的关键(图3)。高多样性的森林犹如一个“多功能缓冲系统”:通过树种间对干旱等胁迫的异步性响应和功能冗余,有效缓冲极端气候事件的冲击;通过稀释效应和天敌增强机制,天然抑制病虫害的暴发与蔓延;通过更高效的资源利用,构建抵御外来入侵的“生物堡垒”。

图3 树种多样性对生态系统韧性的影响

基于上述认识,文章融合生态学理论与经营实践,提出了四条协同提升森林质量与多功能性的技术路径:

(1)树种选择与遗传多样性优化:超越物种多样性,重视种内遗传变异,提升种群适应潜力。

(2)混交造林与功能型树种组配:依据针阔、固氮与非固氮、菌根类型等功能性状进行精准组配,最大化种间生态互补效应。

(3)轮伐期调整与地力维持:通过适度延长轮伐期,降低干扰频率,为森林结构成熟与功能稳定创造条件。

(4)景观配置与多功能性协同:在景观尺度上,优化森林斑块的空间异质性与生态连通性,实现不同生态系统服务在空间上的互补与区域整体韧性的提升。

本文不仅系统整合了当前树种多样性-生态系统功能关系的研究脉络,更为实现“森林四库”(水库、钱库、粮库、碳库)功能协同提升、推动基于自然的森林适应性与韧性经营提供了关键的科学依据和可操作的实施路径。

该研究由中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所、湖南科技大学及中国林业科学研究院热带林业实验中心研究人员合作完成。刘世荣院士为第一作者兼通信作者,陈远其教授、聂秀青副研究员、明安刚研究员和王晖研究员等共同参与了该项工作。研究得到了国家自然科学基金(W2511032, 32271719)及国家重点研发计划(2021YFD2200402, 2021YFD2200405)等项目的支持。

引文格式

刘世荣*,陈远其,聂秀青,明安刚,王晖. 2026. 树种多样性对森林生态系统多功能性和韧性的影响. 林业科学, 62(1):1–18.

责任编辑:王艳娜

图文制作:张羽彤

     张博文

统筹策划:王艳娜

审  校:朱乾坤

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