桉树（Eucalyptus）因其快速生长和显著的经济效益，在热带和亚热带地区被广泛种植。然而，单一种植的桉树纯林种植通常会引发生物多样性丧失、土壤养分流失以及生态系统服务功能的下降。将桉树与乡土树种混交被认为是一种潜在的解决方案，然而现有研究主要集中于短期（≤7年）的桉树人工林，并且多局限于1-2种乡土树种。长期来看，桉树人工林多营养级之间复杂的相互作用以及不同植被层多维生物多样性和生态系统服务之间的关系仍缺乏系统研究，适宜的桉-乡混交比例尚不清楚。
为解决上述科学问题，中国科学院华南植物园恢复生态学团队依托广东鹤山森林生态系统国家野外科学观测研究站共和“植被恢复生物多样性梯度”大型野外控制实验平台，量化了4个不同条带混交比例（2:8，3:7，4:6，5:5）的桉-乡混交林的多营养结构与生态热力学健康，以及不同植被层多维多样性（分类，功能和谱系）和生态系统多服务性的长期动态。研究发现：（1）长期（13-15a）和短期（1a）桉树人工林群落在不同植物层的多维多样性上存在显著差异（2）桉树与高多样性乡土树种间作对多营养生物多样性保护、生物热力学健康发展和土壤肥力保持具有长期的积极作用（3）当乡土树种比例≥20%时，乔木层的多维生物多样性显著提升；≥30%时，桉树和起始乡土树种的长期存活率及自然迁入率显著提高；进一步增加至50%时，不仅提供了最高水平的生态系统服务，还显著增强了服务间的协同关系（4）人为调控的乔木层初始混交比例和灌木和草本层的自然恢复双向奔赴，共同促进了桉-乡混交林生物多样性、生态系统健康与生态系统服务的长期恢复。
这些发现为全球热带和亚热带地区大面积分布的桉树人工林改造和长效管理提供了新的依据。相关成果在Journal of Cleaner Production（《清洁生产杂志》）（中科院1区Top，IF2023 = 9.8）和Journal of Applied Ecology（《应用生态学杂志》）（中科院1区Top，IF2023 = 5.0）发表。中国科学院华南植物园博士生张磊和已毕业硕士生汪雁佳（现中山大学在读博士）为第一作者，任海研究员和陆宏芳研究员为共同通讯作者。研究工作得到了国家自然科学基金项目、青促会项目和广东省重点研发项目的资助。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2024.144288
https://doi.org/10.1111/1365-2664.14558
图1. 6种人工林地上、地下生物多样性、生物热力学健康和土壤肥力的结构方程模型
图2. 生态系统多服务性与不同植物层多维多样性指数的关系
