间伐改变了亚热带针叶人工林的光合作用最佳环境

为什么间伐对我们变化的气候很重要

随着全球变暖，森林承担着双重任务：既提供木材和野生动物栖息地，又吸收大量大气中的二氧化碳。许多此类森林是人工种植的林分，树列密集，特别是在中国迅速绿化的地区。本研究提出了一个看似简单但影响深远的问题：当我们对这些拥挤的人工林进行间伐——移除部分树木以给剩余树木更多空间——这会如何改变森林在光照、温度和水分条件下实现最高碳吸收的“最佳区间”？

从拥挤的松林到更开阔的林分

研究者在中国南部的一片大型亚热带针叶人工林中开展工作，该地长期被精心监测。该地曾严重水土流失，1980年代重新种植了速生松和杉。到2000年代后期，林分已长得密而均匀，干道面积每公顷超过1300株：这是一片典型的密植人工林。2012年冬季，管理者在一座带有通量塔的区域对林分基面积进行了约四分之一的间伐——相当于每三到四棵树中抽掉一棵左右。这种中等强度的间伐在该地区林业管理中常见，打开了林冠，增加了光穿透，并降低了剩余树木间在水分和养分上的竞争。

倾听森林的呼吸

为了弄清森林碳吸收的响应，研究团队采用了一种称为涡度相关法的技术，持续测量森林与大气之间的二氧化碳交换。在六年里——间伐前四年、间伐后两年——他们记录了林分从空气中吸收的碳量（总初级生产力，GPP）以及关键的环境条件：来自太阳的净辐射、气温、空气干燥度（饱和水汽压差）和表层土壤水分。通过把数据按每个因子的不同范围分组，他们观察到随着条件变得过暗、过凉、过热或过干，GPP如何上升、达到峰值然后下降。

寻找森林的“金发姑娘”区间

分析显示，在光照、温度和空气干燥度上，森林遵循了经典的“太少、正好、太多”模式。间伐前，林分在某一特定光照水平、温暖但不过热的气温以及中等偏干的空气下表现最佳。间伐后，这些最佳点向上移动：林分现在可以在更强的阳光、略高的气温和更干燥的空气下维持光合作用而不下降。同时，每个最佳点对应的最大碳吸收也提高了。例如，在光照处于偏好的水平时，间伐后的林分峰值GPP比间伐前约高出13%。作者将这些增益归因于林冠内光分布改善、空气流动性增强和土壤水分竞争减少，这些因素共同使得树木和林下植被在更苛刻的条件下仍能高效保持叶片功能。

当自然的旋钮同时转动

当然在现实中，光照、温度和空气干燥度不会单独变化。炎热明亮的日子往往也较干燥。因此，研究者不仅进行单因子测试，还寻找在真实组合条件下产生最高观测GPP的情况。间伐前，林分的最佳组合是高而不极端的光照、约23 °C的温和气温、中等偏干的空气和相对湿润的土壤。在这些条件下，森林达到了约0.98毫克CO₂·m⁻²·s⁻¹的最大碳吸收。间伐后，“最佳组合”发生了变化：光照水平几乎相同，但温度升至约27 °C、空气更干且土壤略湿，峰值GPP上升到约1.11毫克CO₂·m⁻²·s⁻¹。值得注意的是，这些现实中的最佳条件并非简单把各个因子的理论最优值堆叠而成，而是反映了四个因子之间的权衡与相互作用。

这对经营性林分管理意味着什么

对普通读者而言，核心信息是：间伐不仅仅是腾出空间；它实际上改变了该人工林作为碳汇高效运作的环境“舒适区”。间伐后，林分能在更明亮、更温暖且更干燥的条件下良好生长，并将额外的能量转化为更多的碳吸收而非产生应激。鉴于气候变化正推动许多地区走向更热且更不稳定的天气，通过管理理解并调整这一最佳区间愈发重要。研究表明，在过于茂密的亚热带人工林中进行合理规划的间伐，既能维持木材生产，也能帮助森林在变暖的世界里保持作为有效且有韧性的碳汇的功能。

引用: Li, S., Xu, M., Yang, F. et al. Thinning altered the optimum photosynthetic environment in a subtropical coniferous plantation. Sci Rep 16, 4867 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35052-0

关键词: 林分间伐, 碳吸收, 亚热带人工林, 光合作用, 气候适应