森林作為陸地生物圈的主體，不僅蘊(yùn)藏著豐富的生物多樣性，而且具有較高的生產(chǎn)力。森林生產(chǎn)力是森林生態(tài)系統(tǒng)維持與發(fā)展的根本動(dòng)力，探討維持森林生產(chǎn)力的內(nèi)在生物學(xué)要素和外在生態(tài)條件，是當(dāng)今生態(tài)學(xué)和林學(xué)研究的重要內(nèi)容之一。鑒于喬木形成的生物生產(chǎn)力在森林生產(chǎn)力中占主體地位，且易于測(cè)定、量化和尺度推演，許多研究使用喬木的生產(chǎn)力代表生態(tài)系統(tǒng)凈第一性生產(chǎn)力，即森林綠色植物在單位時(shí)間和單位面積上所積累的有機(jī)干物質(zhì)的能力。在天然林中，生產(chǎn)力在局域尺度上同時(shí)受到生物（如生物多樣性，林分結(jié)構(gòu)和初始生物量等）和非生物因子（如土壤養(yǎng)分）的共同影響，不同因子與生產(chǎn)力之間可能呈線性或非線性關(guān)系，且不同因子間存在一定的相關(guān)性，導(dǎo)致很難量化、區(qū)分和比較單個(gè)因子對(duì)生產(chǎn)力的影響；影響生產(chǎn)力維持的潛在機(jī)制包括：生態(tài)位互補(bǔ)（ niche complementarity hypothesis），生物量比率假說(shuō)（mass ratio hypothesis），土壤肥力假說(shuō)（soil fertility hypothesis）和綠湯假說(shuō)（green soup hypothesis）。以往的研究多集中于探討單個(gè)或兩個(gè)機(jī)制對(duì)生產(chǎn)力的影響，目前尚不清楚不同機(jī)制的相對(duì)貢獻(xiàn)及隨群落演替的變化規(guī)律。
中國(guó)科學(xué)沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所原作強(qiáng)副研究員及其合作者，基于長(zhǎng)白山溫帶森林樣地（次生林和老齡林）10年的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，使用基于機(jī)器學(xué)習(xí)和分類回歸樹的推動(dòng)回歸樹模型（BRT）量化了生物多樣性（包括分類，譜系和功能多樣性），林分結(jié)構(gòu)特征（包括基于胸徑的香農(nóng)-威納指數(shù)和變異系數(shù)），功能性狀組成（functional trait composition），初始生物量和土壤養(yǎng)分對(duì)生產(chǎn)力的相對(duì)貢獻(xiàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：生產(chǎn)力在次生林中受與葉片磷相關(guān)的性狀組成，初始生物量，土壤有機(jī)質(zhì)和物種均勻度密切相關(guān)，在老齡林中則主要受初始生物量的影響。該研究結(jié)果表明1) 植被數(shù)量（vegetation quantity）對(duì)溫帶天然林生產(chǎn)力的影響大于植物質(zhì)量（vegetation quality）；2）次生林中生產(chǎn)力主要受性狀組成，而非生物多樣性的影響；3）土壤養(yǎng)分對(duì)次生林的影響遠(yuǎn)大于老齡林；4）性狀組成和土壤養(yǎng)分對(duì)生產(chǎn)力的相對(duì)貢獻(xiàn)隨著森林群落演替而降低，生物多樣性和植被數(shù)量的相對(duì)貢獻(xiàn)則隨之升高。
以上研究成果以Abiotic and biotic determinants of coarse woody productivity in temperate mixed forests 為題發(fā)表于Science of The Total Environment上。原作強(qiáng)副研究員為文章的第一作者，郝占慶研究員為通訊作者。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃 (2016YFC0500300), 國(guó)家自然科學(xué)基金 (41671050, 31730015 & 31722010)和中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)（2017241）的支持。
圖1 次生林（PBF plot）和老齡林（BKF plot）中不同因子對(duì)生產(chǎn)力的相對(duì)貢獻(xiàn)
