生物物理因素与管理实践是塑造森林韧性的关键

为什么森林的未来关系到所有人

森林默默支撑着地球上大量生命：它们储存碳、调节水循环、保护土壤并为无数物种提供庇护。随着各国为应对气候与保护目标而竞相植树，一个关键问题浮出水面：在天气愈发严酷且人类压力增加的情况下，这些经管理或人工种植的森林是否能像未受干扰的原始林那样稳健？本研究利用卫星数据和先进统计方法，考察不同管理方式与局地气候、土壤如何共同塑造森林抵御干旱、高温和伐木等冲击的能力。

研究如何考察森林的持久力

研究者把重点放在“韧性”这一概念上，即森林吸收干扰并保持功能而不陷入退化状态的能力。与其只追踪剧烈的死亡事件，他们使用了2001年至2015年的长期卫星绿度与生产力观测数据，包括叶面积和生产力等指标。通过谨慎去除季节性变化和长期趋势，他们分析了这些信号中剩余的年际波动。根据被称为临界减缓的理论，接近临界点的系统在遭受小扰动后恢复更慢，这会在其时间变异性中留下明显指纹。研究团队从这些指纹中推导出全球一公里分辨率的森林韧性指标。

比较不同人类活动下的森林

为理解人类作用，作者将全球森林管理地图与卫星树冠覆盖数据结合，按像素将森林分为未受干扰的自然林、受管理的自然林（例如选择性采伐）以及人工种植林。随后他们比较相邻的样片，这些样片在年龄、海拔和气候上相似，但在管理方式上不同。全球范围内，未受干扰的自然林表现出最高的韧性。受管理的自然林稳定性略低，而像油棕和某些农林系统等强度利用的人工林最为脆弱。总体而言，更强且更频繁的人类干预与森林抵御冲击能力的下降相关联。

人工林何时能赶上自然林

在考虑局地气候与土壤后，情况出现重要差异。研究发现水分平衡存在一个关键阈值，以降水与大气干燥能力之比表示。在水资源相对匮乏的地区，自然林比人工林更具韧性。但在更加潮湿的气候中，一旦该比值超过大约1.5，选址良好的人工林实际上可能比邻近的自然林略微更稳定。在此类湿润、较凉爽、植被茂密且土壤肥沃的地区，充足的水分和养分可以抵消部分由人类活动带来的压力。机器学习模型证实，与单纯的植被性状细微差异相比，局地气候和土壤肥力对韧性差异的影响更大。

水分、能量与森林的敏感性

为探明气候为何如此重要，研究者考察了森林绿度对与水有关的因素（如土壤水分和干旱指数）以及与能量有关的因素（如气温与潜在蒸散）的响应强度。在干旱地区，人工林对水分短缺更为敏感，可能是因为它们常具有更高的林分密度和对水分流失的控制较弱。这种提高的敏感性使其更易受干旱影响，因而韧性较差。然而在湿润地区，水分充足，能量成为主要限制因子。在这些地区，人工林对温度和大气需水量的变化往往不如自然林敏感，从而有助于维持更稳定的功能。

这对森林政策与修复意味着什么

在研究期间，全球许多森林显示出韧性下降的迹象，但人工林与自然林之间的差距在干湿两类气候区都有所缩小。尽管如此，结果传递出一个清晰的信息：减少强烈的人类压力是保持森林稳定的最可靠途径，而在植树造林时，地点选择和设计至关重要。在干旱地区，保护现有自然林尤为紧迫，因为它们更能应对水分胁迫。在更湿润、凉爽且富营养的地区，经过精心规划的人工林——最好采用多样化树种和周到的管理——可以接近自然林的稳定性，并有助于长期维护碳储存、水文调节及其他重要生态系统服务。

引用: Yan, Y., Feng, X., Liu, Z. et al. Biophysical factors and management practices are key to shaping forest resilience. Nat Commun 17, 2839 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69598-4

关键词: 森林韧性, 森林管理, 人工林, 气候影响, 卫星监测