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为阐明树种混交对红树林生态系统多功能性的影响，研究人员开展了主题研究，通过评估两种混交模式与单一无瓣海桑林的50项土壤、水、植被、空气和生物多样性指标，发现混交林生态系统多功能性虽无显著提升，但功能间耦合显著增强，明确了土壤碳库的关键驱动作用及呼吸根生物量的重要调节功能，为以功能为导向的红树林生态修复提供了科学依据。
在全球气候变化和海岸带开发的双重压力下，红树林这片生长在热带亚热带海岸潮间带的独特森林正面临严峻挑战。尽管它们只占地球陆地表面的0.1%，却是至关重要的“蓝碳”碳汇，在碳封存、海岸防护、水质净化和维持生物多样性等方面发挥着不可替代的作用。然而，过去半个世纪，全球近三分之一的红树林已经消失，残存的也大多破碎化。人工造林和再造林是恢复红树林及其生态功能的关键策略。在造林实践中，单一树种（monoculture）造林，尤其是引入外来速生树种如无瓣海桑，因其管理简便、成活率高而广泛存在。但单一树种林的生态系统结构和功能往往较为简单，与天然林相比，在提供多种生态系统服务方面存在差距。与此同时，建立多树种混交林被认为是提升人工林多功能性最有效的营林措施之一。然而，一个关键的科学问题悬而未决：在红树林生态系统中，树种混交究竟如何影响其生态系统多功能性？是普遍提升了所有功能，还是优化了不同功能之间的协同关系？目前，尚缺乏基于土壤、水体、植被、空气和生物多样性等多维指标的系统评估。为此，中国林业科学研究院热带林业研究所的研究团队在《Journal of Environmental Management》上发表了一项研究，旨在填补这一空白。
为了回答上述问题，研究团队在广州市南沙湿地公园的潮间带泥滩上，设置了三种人工红树林试验林：两种混交模式（木榄与无瓣海桑混交林BG+SA，以及拉关木与无瓣海桑混交林LR+SA）和一种无瓣海桑纯林作为对照。研究系统地测量了涵盖土壤特性、水质、空气质量、碳储量和生物多样性5个维度的50个关键功能指标，采用平均值法和阈值法量化了每种林分的生态系统多功能性，并运用相关网络分析、随机森林模型和层次分割等方法，深入探究了不同种植模式对多功能性的影响及其核心驱动机制。
研究发现，尽管混交林的生态系统多功能性指数比无瓣海桑纯林平均高出13.42%，但这一差异在统计上并不显著，且两种混交模式之间的多功能性也无区别。然而，深入分析揭示了一个更为重要的现象：混交林在个体生态系统功能之间表现出显著更强的耦合关系，而纯林则显示出功能隔离。具体而言，在混交林中，碳储量与水资源调节功能、碳储量与生物多样性及生境支持功能、以及空气质量调节与土壤多功能性之间均存在显著的正相关关系，同时水资源调节与生物多样性功能间存在显著的权衡关系。而在纯林中，各功能间未观察到任何显著关联。这表明，树种混交的主要优势不在于普遍提升所有功能的表现，而在于优化和增强了不同生态功能之间的协同与联系网络，使生态系统作为一个整体的运作更为协调。
研究还识别了不同混交模式的功能特长。LR+SA混交林在水资源调节和碳储量功能上表现最优，其碳储量功能指数高达0.87；而BG+SA混交林则在土壤多功能性、空气质量调节以及生物多样性支持功能上领先。因此，针对不同的生态恢复目标，可以选择不同的树种配置：LR+SA模式更适用于以碳增汇为导向的修复，而BG+SA模式在提升生物多样性保护和改良土壤质量方面更具潜力。
为了厘清驱动红树林生态系统多功能性的核心因素，研究人员通过随机森林和层次分割分析发现，土壤碳储量是解释多功能性变异的最强独立因子，占据核心驱动地位。这印证了土壤有机质作为生态系统功能核心调节器的理论框架。此外，一个具有红树林湿地特色的指标——呼吸根（pneumatophore）生物量，也被识别为关键的正向预测因子。呼吸根是红树木本茎干的特殊气生根，适应缺氧环境，其生物量不仅反映了植被的适应性和生长状况，还通过影响根际氧化过程、微生物群落和碳形态，对碳循环和生物地球化学过程产生重要调节作用，进而间接支撑多功能性。
综上所述，这项研究首次对红树林混交林与纯林的生态系统多功能性进行了多维度的定量比较。其主要结论是：在幼龄林阶段，红树林树种混交并未显著提升整体生态系统多功能性水平，但其核心优势在于显著增强了不同生态功能之间的耦合性，使系统内部联系更为紧密。碳循环功能，特别是土壤碳储量，是维系和驱动整个生态系统多功能网络的核心枢纽。呼吸根生物量则是一个关键的形态功能指标，对多功能性具有重要调节作用。基于功能分化的结果，研究提出了目标导向的树种配置建议：LR+SA混交模式适用于碳汇提升优先的修复项目，而BG+SA混交模式则更利于在土壤改良和生物多样性保护目标下采用。
这项研究的意义在于，它将生态系统多功能性的研究框架成功应用于红树林这一重要的蓝色碳汇生态系统，突破了以往研究多聚焦于单一功能的局限。研究结果明确了“功能耦合增强而非多功能性普遍提升”这一混交效应核心，为科学评价和设计红树林生态修复工程提供了新视角和直接依据。它强调，在恢复实践中，不应盲目追求物种数量的简单增加，而应关注树种功能性状的互补性与配置，以强化核心生态过程（如碳储存）并促进不同服务功能间的协同，从而构建更具韧性和可持续性的红树林生态系统。未来的研究需开展长期监测，并利用遥感等技术将样地尺度的机制推演至更大区域，以更好地指导红树林的保护与恢复实践。
