凋落物分解是驅動森林物質循環的關鍵環節。植物凋落物分解底物一般是多種植物的混合。因不同植物葉片屬性通常存在較大差異，混合凋落物的實際分解速率往往偏離基于單一組分的預測分解速率，呈現加速 (協同效應)、減緩 (拮抗效應)或無影響 (加性效應)等不同混合效應。因此，森林植物多樣性的變化可能影響凋落物混合分解的程度和方向。但是，全球尺度上生物多樣性變化如何通過分解過程影響森林碳和養分循環的機制尚不清楚。

　　基于全球65項野外葉片分解研究 (涵蓋184種森林植物)，寇亮等發現樹種多樣性增加會加速葉片凋落物碳的損失，且這種協同效應主要由溫帶森林所驅動 (亞熱帶森林次之)。混合效應隨分解階段轉變，初始淋溶階段 (凋落物質量損失<10%)為加性效應，分解前期 (10-40%)為強協同效應，分解后期及腐殖質期 (>40%)為弱協同或加性效應。人工林和天然林中均呈現協同效應，但人工林中主要由喬灌草垂直結構所驅動，而天然林中喬木層水平結構起主導作用。落葉樹種葉片凋落物的出現會加速混合分解，凋落物初始鉀、鈣、鎂、木質素:氮比等可較好預測混合效應。此外，樹種多樣性增加會加速凋落物中氮的釋放而不影響磷的釋放，表明樹種多樣性的變化可能會引起森林生態系統氮、磷循環的解耦，甚至改變生態系統養分限制程度和方向。

　　我國人工林面積居世界之首，但樹種組成單一、林分結構簡單，其服務功能遠不能滿足國家戰略需求。上述研究成果為我國人工林結構優化與功能提升提供理論參考。例如，在水平結構改造中，可依據補植闊葉樹與冠層喬木葉片特定化學屬性的差異性來指導補植闊葉樹種優選；在垂直結構改造中，可結合葉片化學屬性和生態系統養分限制情況來指導林下物種伐留，從而加速人工林物質循環，促進其生產-生態功能協同提升。

　　研究成果近期在線發表于生物學領域自然指數期刊《eLife》。本研究獲得國家自然科學基金 (41830646; 31570443)和國家重點研發計劃 (2016YFD0600202)等項目的資助。 

　　論文信息：Kou L#*, Jiang L#, Httenschwiler S, Zhang MM, Niu SL, Fu XL, Dai XQ, Yan H, Li SG*, Wang HM*. Diversity-decomposition relationships in forests worldwide. eLife, 2020, 9: e55813. DOI: 10.7554/eLife.55813.

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圖1：全球葉片混合分解研究樣點分布圖