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搭建森林生态与经营桥梁的探索者——记第六届中国林科院杰出青年王晖


      我国人工林的面积和增速均居世界第一。以往人工林经营主要是为了获取木材,而以木材生产为目标种植的大面积人工纯林,导致了我国的人工林树种单一、结构简单、地力退化、生态稳定性下降等诸多问题。为了提升人工林质量和效益,特别是发挥人工林应对气候变化的固碳增汇的作用,越来越受到关注。王晖博士针对我国人工林存在的主要问题,聚焦在人工林生态系统功能提升与多目标经营,开展了南亚热带人工林固碳增汇机制与经营调控的系统研究。

      无论是传统的纯林经营,还是林业上目前倡导的混交、近自然林经营,核心目标是维持人工林地力和生产力,而维持地力和生产力的关键是土壤有机质中碳的稳定性。人工林树种调整和结构改变能否提高土壤的固碳能力?土壤碳是否能稳定固持?是王晖博士特别关注和研究思考的科知识题。

      因为土壤有机碳的化学组分构成反映了土壤碳库最本质的特征,所以有机碳的化学稳定性是直接反映土壤碳稳定性的重要指标。王晖博士以我国南亚热带地区典型的人工林生态系统为研究对象,首次运用了国际上最新的13C核磁共振技术,从土壤碳的化学组成上,定量辨析了不同树种人工林土壤碳的化学稳定性,揭示了南亚热带不同树种土壤碳的化学稳定性的特征,针叶纯林和阔叶纯林碳储量和土壤碳的化学稳定性存在差异。在此基础上,采用凋落物去除、添加的野外控制实验阐明了不同树种土壤碳化学稳定性的形成机制,研究发现了针叶树种凋落物输入提高了土壤碳的化学稳定性。深入探讨了凋落物、细根、土壤微生物不同类群与土壤碳化学稳定性的关系,发现土壤细菌是影响土壤碳化学稳定性的关键因素。

      同时,王晖还研究发现了针阔混交、阔阔混交林比纯林具有更高的土壤碳化学稳定性;通过凋落物混合分解的实验,揭示了树种混交能够加速针叶凋落物中不易分解的芳香族碳化学组分分解,进而丰富了土壤中化学稳定性高的碳组分来源,提升了混交林的土壤碳化学稳定性。

      气候变暖对人工林碳汇潜力的影响是全球普遍关注的问题。传统上认为北半球高纬度地区和温带生态系统对气候变化更为敏感,而在温暖湿润的热带亚热带地区的气候变暖是否还会影响人工林土壤碳汇?采用模拟气候变化的土壤增温实验,王晖研究发现了温度升高及导致的土壤水分下降,减少了南亚热带人工林土壤丛枝菌根真菌的生物量,而丛枝菌根真菌生物量下降降低了根系相关的土壤碳排放,由此抵消了气候变暖增加土壤碳排放的作用,并且揭示了氮、磷养分变化改变土壤细菌多样性影响土壤碳储量和稳定性的生物学机制。

      王晖博士一直致力于人工林不同树种纯林和混交经营模式的土壤有机碳固持机制及其化学稳定性的研究,将森林生态学和森林经营有机结合,创新性构建了基于树种多样性的人工林碳固持及经营调控的理论框架。结合人工林生产经营实践,建立了南亚热带人工林固碳增汇和生产力提升的经营模式,验证了马尾松与珍贵阔叶树种混交、马尾松纯林近自然改造等成功模式,可以实现人工林生产力、木材价值和碳增汇及稳定性协同提升的多种效益,为南亚热带人工林多目标可持续经营提供了强有力的科学依据。

       人工林生态系统服务功能提升与多目标经营是当今国际研究的热点问题,还需要开展大量的科学研究和长期经营实践检验,为此,王晖还将继续攻坚克难,勇于创新,砥砺前行,为实现我国人工林质量精准提升、多目标经营再创佳绩。
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