影响温带森林稳定性的纬度模式与过程

《Journal of Ecology》：Latitudinal patterns and processes shaping temperate forest stability

森林稳定性的纬度模式及其驱动因素研究基于253个温带森林调查和卫星植被指数数据，分析了抵抗力、恢复力和时间不变性的空间分布特征。研究发现：抵抗力随纬度升高而增强，恢复力和时间不变性则呈降低趋势；环境异质性、植被多样性（包括alpha和beta多样性）及人类活动是影响稳定性的关键因素，其中气候极端事件在低纬度显著削弱抵抗力，而人类活动通过降低beta多样性加剧高纬度地区时间不变性的衰减。研究建议优先提升alpha多样性应对气候变化，并加强beta多样性保护以维持人为干扰区域的长期稳定性。

　　

摘要

1. 森林稳定性的纬度模式及其驱动因素在制定森林政策和保护决策中起着至关重要的作用。先前的研究表明，由于树木多样性较低和环境异质性减弱，高纬度地区的森林生产力在时间上的稳定性会降低。然而，这些研究主要关注时间上的稳定性，而对其他稳定性维度（如抵抗力和恢复力）了解较少。由于不同的稳定性维度反映了生态系统对干扰的不同响应，并可能受到不同生物和非生物因素的影响，因此需要采用更为全面的方法进行研究。
2. 通过使用89个地区的253份标准化温带森林调查数据以及基于卫星数据的增强植被指数（EVI）时间序列来估算地上净初级生产力，我们研究了抵抗力、恢复力和时间稳定性的纬度变化规律。此外，我们还探讨了干扰（极端气候和人类活动）、局部环境条件（地形和土壤养分）以及植被特性（树的大小、α多样性和β多样性）如何影响这些稳定性模式。
3. 我们发现不同稳定性维度之间存在明显的纬度差异：随着纬度的升高，恢复力和时间稳定性下降，而抵抗力则上升。在抵抗力方面，干扰是主要的影响因素；对于恢复力和时间稳定性而言，干扰、局部环境条件和植被特性各自解释了约三分之一的变异。时间稳定性随着树的大小、α多样性和β多样性的增加而增强，而恢复力则随着α多样性的增加而增强。此外，在低纬度地区，极端气候直接降低了抵抗力并减少了α多样性，从而削弱了高纬度地区的恢复力；相比之下，人类活动降低了β多样性，导致随着纬度的升高时间稳定性也随之下降。
4. 结论：我们的研究结果强调，在森林政策和管理中应优先考虑α多样性，以减轻极端气候的影响；同时在受人类活动影响的地区应重点关注β多样性，以维持长期的森林稳定性。

利益冲突声明

Yann Hautier是《生态学杂志》（Journal of Ecology）的副主编，但他未参与本文的同行评审和决策过程。

同行评审

本文的同行评审记录可在以下链接查看：https://www.webofscience.com/api/gateway/wos/peer-review/10.1111/1365-2745.70236。

数据可用性声明

EVI数据可在此处获取：https://lpdaac.usgs.gov/products/mod13q1v061/（Didan，2021年）。气候数据可在此处获取：https://www.tpdc.ac.cn/（Peng等人，2019年）。人类足迹指数可在此处获取：https://doi.org/10.6084/m9.figshare.16571064（Mu等人，2022年）。数字高程数据可在此处获取：http://www.gscloud.cn。土壤有机碳数据可在此处获取：http://www.isric.org/explore/soilgrids（Poggio等人，2021年）。稳定性和生物多样性数据存储在Figshare平台上：https://doi.org/10.6084/m9.figshare.30674558（He等人，2025年）。