目前地球处于毁林与造林动态交织的时代。大规模的毁林导致生物多样性下降、生态系统功能和服务丧失。为了恢复森林植被，“波恩挑战”（Bonn Challenge）、“联合国生态系统修复十年（2021—2030）行动计划”(United Nations Decade on Ecosystem Restoration)、“万亿棵树”倡议（Trillion Tree Campaign）等雄心勃勃的全球性造林倡议被提出。我国实施了“三北”和长江流域等重点防护林体系建设工程、退耕还林工程、京津风沙源治理工程等系列重大林业生态工程，成为全球增绿最多最快的国家。
为了系统探明毁林与造林对土壤生物多样性及生态系统多功能性有何影响，中国科学院武汉植物园的研究人员沿中国南北方向跨越约4,000公里的纬度梯度（涵盖热带、亚热带、温带和寒温带四个气候带），在56个研究地点设置了配对调查样地。其中23个研究地点为“天然林—毁林形成的旱地农田—旱地农田退耕所造人工林”配对样地，33个研究地点为“毁林形成的旱地农田—旱地农田退耕所造人工林”配对样地。科研人员研究了405个样地的植被净初级生产力、土壤碳储量、土壤水分调节、有机物分解、养分循环等19项生态功能指标，并对土壤生物群落（包括细菌、真菌、古菌、病毒、原生生物和无脊椎动物）及宏基因组进行了测序分析。结果显示，毁林导致土壤综合生物多样性下降25%，生态系统多功能性下降58%（图1）。造林有效地提升了土壤综合生物多样性和生态系统多功能性，但尚未使其恢复至天然林的水平。毁林在热带、亚热带、温带和寒温带四个气候区均解耦了土壤综合生物多样性与生态系统多功能性之间的正相关关系（图2），表明毁林削弱了土壤生物多样性支撑生态系统多功能性的能力。造林仅在较温暖气候区（热带和亚热带）恢复了土壤综合生物多样性与生态系统多功能性之间的正相关关系，在较冷气候区（温度和寒温带）的造林样地中这种耦合关系尚未得到重建，这意味着较冷气候区的生态修复项目需要更长的时间窗口。年平均气温是主导土壤综合生物多样性与生态系统多功能性耦合关系气候依赖性恢复模式的主要因子。造林引起的多营养级级联效应（即细菌→原生生物→无脊椎动物、真菌→无脊椎动物）以及碳氮磷硫生物地球化学循环基因的变化驱动了较温暖气候区土壤综合生物多样性与生态系统多功能性耦合关系的恢复。
相关研究结果以“Consequences of agricultural deforestation and subsequent afforestation on soil biodiversity and ecosystem multifunctionality”为题发表在国际学术期刊《Nature Communications》上。该研究系统阐明了造林能够有效促进土壤生物多样性及生态系统多功能性的恢复，发现了土壤综合生物多样性与生态系统多功能性之间的关系解耦后重建这一新的生态现象，并为林业生态修复工程提供了理论依据。武汉植物园元素循环与生态恢复研究组博士生喻志为论文第一作者，张克荣研究员为论文通讯作者。该研究得到国家自然科学基金（32471650和32130069）的资助。
图1 样地分布及生态系统多功能性与土壤综合生物多样性的变化
图2 不同气候区的天然林、农田及人工林样地生态系统多功能性与土壤综合生物多样性之间的关系
