■見習記者 田瑞穎

每當踏上樹種繁多的實驗樣地，中科院植物研究所研究員馬克平都會感到非常激動。

3年前，馬克平團隊與合作者就證明了種植混交林的生產力和碳儲量是純林的兩倍。但混交林究竟如何“混搭”，才能得到最高的生產力？

在11月5日發表于《自然—生態與進化》的一項研究中，他們基于10年前“包山頭”種下的20萬株喬木，進一步解鎖了樹種組合的密碼。研究發現，隨著時間推移，功能多樣性高的森林生產力最高。

種植高功能多樣性的混交林，更能實現固碳和生產力的雙贏——這為我國和全球森林植被的恢復和重建提供了新思路。

10年數據繪制“組合拳”譜

天然植被固碳是實現碳中和目標的重要途徑，而種植混交林對森林高產、減緩氣候變化和保護生物多樣性具有多贏功效。

但在哪里種、種什么，這套種樹“組合拳”怎么打，不僅是長期困擾國際學術界的難題，也是相關決策部門和實際造林者面臨的“老大難”。

為徹底摸清森林生物多樣性和生態系統之間的關系，解決更多重要的科學問題，2009年，來自中國、德國和瑞士的科學家建立了“中國亞熱帶森林生物多樣性與生態系統功能實驗研究（BEF-China）”平臺，在江西德興市新崗山鎮“包”了幾座山，建造了一個50公頃的大型森林生物多樣性控制實驗樣地，種植30余萬棵樹，包含42種喬木、18種灌木。

BEF-China平臺負責人馬克平告訴《中國科學報》，目前全球共有28個森林多樣性實驗樣地，BEF-China樣地覆蓋的地形更復雜，擁有最大規模的物種庫，其最高多樣性的樣方也更接近天然林。

盡管研究團隊3年前就基于BEF-China的數據證明了混交林的產量是純林的兩倍，但目前全球已經種植和計劃恢復的森林，一半以上仍是以增加木材產量為目標的人工純林。

“我們必須進一步解決具體怎么組合的難題，才能更好地指導實際的造林工作。”馬克平說。

通過對BEF-China種植的20萬株喬木連續10年的監測，研究團隊評估了基于38種植物功能性狀的群落性狀均值和功能多樣性對群落生產力的影響隨森林發展的變化。

“這38種性狀包括葉片經濟譜、葉片結構、葉片元素含量、氣孔導度和莖葉水力性狀等不同類型，幾乎涵蓋了喬木的大部分地上功能性狀。”BEF-China平臺管理團隊負責人、中科院植物研究所副研究員劉曉娟告訴《中國科學報》。

研究發現，隨著樹齡的增長，尤其是第7年后，功能多樣性高的森林對生產力的影響力，逐漸大于功能多樣性低或群落性狀均值高的森林。

“森林里樹種的性狀差異越大，生態學上互補的可能性就越大，能夠產生的生態系統功能就越大。”馬克平表示，因此，在開展森林恢復和重建等活動時，應盡可能地選擇功能多樣化的物種組合，避免功能相似的物種組合。

更可靠的實驗

值得一提的是，這是全球首次基于大型森林多樣性控制實驗，證實植物功能性狀是用于指導森林恢復和再造的可靠手段。

實際上，國際上也不乏森林功能多樣性和生態系統關系的研究，但這些研究的時間跨度都比較短。

“功能多樣性帶來的長期效益，需要在更長時間才能看到。第7年正是研究群落林冠開始郁閉的時間，也是研究發生顯著變化的節點，僅通過短期的數據是無法觀測到的。”劉曉娟說。

扎實的數據，才能獲得更可靠的科學結果。從實驗樣地建設之初，研究人員就對每畝地種什么、種多少進行了精心設計。最終，他們以1畝為最小樣方，共建設了566個樣方，每1畝樣方內種植400棵喬木。

為了使它們更接近天然林結構，實驗的最高多樣性水平設置到了每畝24種喬木。

然而，真正的造林實踐是脫離實驗樣地的，如果換一批物種，還會得到相同的結論嗎？

為此，研究團隊設計了10種不同的物種庫，并檢驗了38種性狀的作用在10個物種庫中的表現是否一致。

“如果10個物種庫中，大多數物種庫的群落功能特征對生產力的影響一致，我們就認為研究結果不受物種庫的影響，反之，則認為受影響。”劉曉娟告訴記者。

結果顯示，31個性狀的功能多樣性表現出對生產力一致的正效應，而僅8個性狀的群落性狀均值對生產力呈現一致的正效應。

“也就是說，功能多樣性對生產力的影響不依賴于群落內的特定物種。換一批物種，研究結論也同樣適用。”劉曉娟說。

此外，通過模型預測，研究人員發現，未來10年甚至20年后，功能多樣性高的森林對生產力的影響更大、可靠度會更高。除非遭遇極端氣候變化，這種規律才可能被打破。

從“包山人”到“接單人”

在馬克平看來，BEF-China就像一個登高望遠的“梯子”，“只有站在較大的平臺上，才能看到更多、看得更遠”。

如今，每年有20多個來自世界各地的研究團隊利用BEF-China平臺開展科學研究，而基于BEF-China平臺產生的科研論文已有160多篇。“這對推動學科的發展非常重要。”馬克平說。

實際上，最初提出建設BEF-China時，有人認為這是一個具有戰略性的創意，也有人擔心費時費力后難有成果。

但馬克平深知，生物多樣性在喪失的過程中，對生態系統的負面影響已經開始。“我們必須搞清楚生物多樣性和生態系統功能之間的量化關系。”

然而，包山造林并非易事。最忙的時候，他們每天要雇100多位村民參與栽種和除草，而參與其中的，還有不少在校研究生，他們也時常累到席地而睡。

隨著BEF-China帶來的研究成果得到越來越多的關注，近年來，不少人找到馬克平團隊，希望他們幫助指導生態修復和造林等實際工作。

面對這樣的“訂單”，馬克平最初并不太“敢”接，因為科學研究走向應用，中間涉及諸多環節，例如管理成本、投資效益、各地區的環境異質性、育苗難易程度等。“但是，如果科學研究真能應用到生產實踐，也是實現研究價值的一種方式，對當地林業生產會有實實在在的幫助。”

不久前，馬克平就帶領團隊接下了指導錢江源國家公園生態修復規劃的“單子”，以期幫助退化生態系統在修復后實現生態環境近自然化和生態系統功能最大化。而這項工作，運用的正是基于BEF-China平臺研究所得出的科學結論。