天然林和人工林在调控生产力与稳定性的机制上存在差异

森林生产力和稳定性是生态系统功能与服务的基础，但在大空间尺度上，调控这些属性的驱动因素及其机制是否因天然林和人工林而异，仍不明确。基于中国各地2389个森林样地的数据，并结合一种新颖的分析框架，我们系统比较了天然林与人工林的生产力和稳定性，并从生物、结构、气候和土壤等38个变量中识别出其主导驱动因素及潜在机制。我们发现，天然林的生产力比人工林高14%，稳定性高34%，尽管这种差异在不同生态区域和林分发育阶段之间有所变化。天然林的生产力主要由功能多样性和功能性状驱动，支持生态位互补假说和质量比假说；而在人工林中，氮可利用性则成为生产力的主导调节因子。同样，稳定性的调控机制也从天然林中与多样性相关的调控转变为人工林中更强的非生物控制；与此同时，功能多样性在两类森林中均是维持稳定性的关键机制，支持保险假说。我们还发现，人工林对水文气候变异更加敏感，表明其对干旱具有更高的脆弱性。研究结果揭示，森林生产力和稳定性的调控机制发生了根本转变：天然林主要受多样性介导的调控，而人工林则更多受到非生物因素的调节。这一发现凸显了在未来气候变化背景下，整合生物多样性保护与氮素管理对于维持森林生产力和稳定性的重要性。

森林生产力和稳定性支撑着生态系统功能与服务，但在大空间尺度上，调控这些属性的驱动因素和作用机制是否因天然林与人工林而异，仍不明确。基于中国2,389个森林样地的数据，并采用一种新颖的分析框架，我们系统比较了天然林与人工林的生产力和稳定性，考察了涵盖生物、结构、气候和土壤属性的38个变量，识别其主要驱动因素及潜在作用机制。我们发现，天然林的生产力比人工林高14%，稳定性高34%，尽管这种差异在不同生态区域和林分发育阶段有所变化。天然林的生产力主要由功能多样性和功能性状驱动，支持生态位互补假说和质量比假说；而在人工林中，氮有效性则成为生产力的主导调控因子。同样，稳定性的调控机制也由天然林中与多样性相关的调控转变为人工林中更强的非生物控制；与此同时，功能多样性在两类森林中均保持着关键的稳定作用，支持保险假说。我们还发现，人工林对水文气候变异更加敏感，表明其面临更高的干旱脆弱性。研究结果揭示了森林生产力和稳定性调控机制的根本转变：从天然林中由多样性介导的调控，转变为人工林中更强的非生物调控；这凸显了在未来气候变化背景下，整合生物多样性保护与氮管理对于维持森林生产力和稳定性的重要性。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.10.750640v1?rss=1

🏷️ 森林生产力 生态系统稳定性 天然林与人工林 功能多样性 氮可利用性 气候变化脆弱性