近日，水保學院畢華興教授研究團隊分別在土壤科學、環境科學領域TOP期刊《Catena》、《Journal of Cleaner Production》和《Ecological Indicators》發表系列研究論文“Synergistic enhancement of regeneration capacity and ecological functions of Robinia pseudoacacia L. plantations in the Loess Plateau”“Sustainable forest development in the face of global warming: Optimizing Robinia pseudoacacia L. stands to alleviate soil moisture depletion”和“Optimization of stand structure in ” Robinia pseudoacacia Linn. based on soil and water conservation improvement fuction。
人工林的林分結構決定著其功能的發揮，同時也是表征林分穩定性的重要指標。但現有研究在人工林林分結構和功能關系解析上仍有很多問題沒有得到解決，如什么樣的林分結構具有較優的生態系統服務功能？林分結構因子怎樣進行組合調控才能更有效地提高其功能？這些問題是制約林業生態工程建設的重要瓶頸，嚴重影響著林業生態工程建設從數量增加到質量提升的跨越。
針對上述問題，水保學院畢華興教授研究團隊以黃土高原典型人工林——刺槐為研究對象，依托山西吉縣森林生態系統國家野外科學觀測研究站，結合長期定位監測和定期野外調查等手段，解析刺槐人工林的林分結構對涵養水源、保育土壤、減流減沙、林下灌草植物多樣性等主導生態系統服務功能的影響，識別和篩選出能夠提高功能的可調控林分結構因子，提出基于功能提升的人工林林分結構優化建議。
研究發現，不合理的林分結構顯著影響刺槐人工林主導生態系統服務功能的有效發揮。其中，林分密度偏高或偏低以及不均勻的林分水平分布格局是導致刺槐人工林林分結構不合理的主要原因。采用適宜的撫育疏伐或更新補植等林分結構優化措施、林分密度定向調控和水平分布格局定向轉化，不僅能夠顯著提升刺槐人工林的主導生態系統服務功能，還有助于同步改善其自然更新能力，并提升其應對氣候變化的生態韌性。相關研究成果可為黃土高原等生態環境脆弱區的植被恢復與質量提升提供理論基礎與實踐參考。
圖1 林分結構因子與功能指數的耦合關系
圖2 基于功能提升的林分結構優化模型
圖3 林分結構與自然更新能力的結構方程模型
水保學院2020級博士研究生王寧為論文第一作者，畢華興教授為通訊作者，北京林業大學為第一完成單位。研究工作得到了國家重點研發計劃項目“殘塬溝壑區刺槐和油松林水源涵養及土壤保持功能提升技術（2022YFF1300401）”和國家自然科學基金項目“晉西黃土區水土保持林林分結構與功能耦合機理研究（31971725）”的支持。
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https://doi.org/10.1016/j.catena.2024.108226
