更多的物种，更多的树木：树木包装在促进森林生产力中的作用

IF 5.3 1区环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY

Journal of Ecology Pub Date : 2025-01-05 DOI:10.1111/1365-2745.14460

Xavier Morin, Maude Toigo, Lorenz Fahse, Joannès Guillemot, Maxime Cailleret, Romain Bertrand, Eugénie Cateau, François de Coligny, Raúl García-Valdés, Sophia Ratcliffe, Louise Riotte-Lambert, Miguel A. Zavala, Patrick Vallet

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摘要

树冠包装效应所涉及的过程与树与树之间的相互作用有关，并不影响单位面积的树木数量，而更多地影响相邻树木的个体异型和功能。树冠包装效应所涉及的过程在群落水平上起作用，也就是说，树木总数在林分水平上发生变化。首先，林分密度对森林生产力的影响由来已久（Forrester，2014；Reineke，1933）。其次，林分密度通常在树木多样性实验（Schnabel 等人，2019 年；Toïgo 等人，2022 年；Williams 等人，2017 年）和半实验性野外采样（Jucker 等人，2015 年；Pretzsch 等人，2015 年）中得到控制，这些实验旨在通过树木与树木之间的相互作用来区分物种丰富度对生态系统功能的影响。同样，在观察性研究中，林分密度（或林分密度近似值）通常被认为是一个需要控制的协变量，以分离树木多样性对生产力的假定影响，而不是驱动DPR的响应变量（Chisholm等人，2013；Paquette & Messier, 2011；Ratcliffe等人，2016；Vila等人，2013）。因此，多样性对林分密度的影响在很大程度上仍未被探索（Chisholm & Dutta Gupta, 2023）。然而，如果 TPE 得到证实，就意味着多样性对森林生产力的关键影响在 BEF 研究中被忽视了：(因此，TPE 依赖于两个组成部分：（i）平均而言，物种丰富度会增加最大林分密度；（ii）物种丰富度的增加会提高林分密度，从而促进森林生产力。据我们所知，这两个部分从未被明确地联系起来，因此也从未被检验过。关于第一部分，一些研究（Pretzsch & Biber, 2016; Tatsumi & Loreau, 2023）已经提出或间接提到了物种丰富度对林分密度的积极影响，但尚未普遍量化，尤其是在大量树种和环境条件下。据我们所知，虽然以前的研究对混交林中林分密度（或林分密度近似值）对森林功能的作用提供了一些见解（如 Brunner & Forrester, 2020; Paquette & Messier, 2011; Ratcliffe 等人, 2016），但物种多样性、林分密度和森林生产力之间的联系尚未得到清晰和普遍的描述。此外，对第二个组成部分的测试并不简单，因为林分密度越高，平均树龄越小和/或树龄越短，可能导致每棵树的生物量产量下降。此外，了解树种多样性、林分密度和森林生产力之间的联系也具有挑战性，因为它们受到气候、土壤、林分年龄或过去管理等多种因素的影响。在此，我们在欧洲广泛的森林生态系统和环境条件下检验了 TPE 的存在。考虑到 TPE 的两个组成部分，我们测试了 (i) 多样性森林是否比单一物种森林具有更大的最大林分密度，以及 (ii) 这是否会导致物种丰富度对森林生产力产生积极影响。为了检验 TPE 的第一个组成部分，我们分析了物种丰富度对林地最大林分密度（Nmax [树木数量.公顷-1]）的影响，Nmax 定义为林地在特定生长阶段可维持的最大树木数量，这是森林生态系统中的一条著名规则，也称为自稀疏边界（Forrester 等人，2021 年；Reineke，1933 年）。我们通过分析六个欧洲国家的国家森林资源清查数据（Ratcliffe 等人，2016 年），从而对树种组合和环境条件的多样性进行了采样。为了检验 TPE 的第二个组成部分，我们使用了模拟实验来探索 TPE 是否会参与形成欧洲森林的 DPR。以前在大型观测数据集中对DPRs进行量化的研究（Liang等人，2016年；Paquette & Messier，2011年；Ratcliffe等人，2016年）并未关注物种丰富度与林分密度之间的联系及其对森林生产力的影响。事实上，在观测数据中评估物种丰富度和林分密度对生产力的交互影响是无法正确进行的，因为要将这些影响区分开来，就必须比较具有相似树种组成、相同环境条件但林分密度截然不同的森林，而这在实践中是不可能的。

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More species, more trees: The role of tree packing in promoting forest productivity

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期刊介绍： Journal of Ecology publishes original research papers on all aspects of the ecology of plants (including algae), in both aquatic and terrestrial ecosystems. We do not publish papers concerned solely with cultivated plants and agricultural ecosystems. Studies of plant communities, populations or individual species are accepted, as well as studies of the interactions between plants and animals, fungi or bacteria, providing they focus on the ecology of the plants. We aim to bring important work using any ecological approach (including molecular techniques) to a wide international audience and therefore only publish papers with strong and ecological messages that advance our understanding of ecological principles.