创新背景

热带森林储存着世界上大量的碳，为许多动植物物种提供栖息地，是世界上应对气候变化和野生物种流失的最佳工具之一。许多国家都呼吁保护热带森林，通过开垦荒地和种植树木来恢复原始森林，希望鼓励当地动植物回归，保护生物多样性。但在许多情况下，森林其实可以自己进行自然恢复。

创新过程

瓦格宁根大学和智利的研究团队合作，对森林生态学进行研究，从美国和西非热带地区天然再生热带森林的2200多个森林区域中获得研究成果，提出了一种森林恢复的方法，相关研究成果发表在2021年的《科学》上。

研究表明，热带森林可以在被遗弃的土地上重新生长，并在10至20年内恢复许多原始生长特征，形成系统完整良好的次生林，恢复土壤健康、树木属性和生态系统功能。

人类可以通过了解不同的森林功能和属性恢复的速度，进行有效的森林恢复和规划，提高森林恢复速度。当今世界上的大多数森林在经历了人为和自然干扰后都会重新生长，欧洲的森林在18世纪和19世纪恢复原始特征，美国东部的森林覆盖率高于100多年前。

热带森林是由植物、动物和微生物组成的复杂、动态的网络。森林恢复需要时间，且恢复结果和时间有巨大的可变性，湿热带森林和干热带森林的恢复模式不同。目前森林恢复的相关研究聚焦于森林的具体特征，如森林系统包含的物种数量或树木生物量，时间和空间变化等。研究人员在以往研究的基础上转变重心，着重探索森林恢复涉及的当地景观和历史条件形成的综合过程。

研究强调健康森林的12个要素，包括土壤、生态系统功能和森林结构等。土壤的有机碳和氮含量以及夯实程度对于健康森林非常重要，因为压实过密的土壤很难渗透植物根系，无法良好地吸收水分，会导致土地侵蚀。当森林逐渐恢复时，树木的数量和大小、与固氮细菌联系的树木以及森林再生对木材平均密度和叶片组织的耐久性的影响都是必须考虑的生态系统功能要素。随着森林的再生，树木大小的变化和总生物量(树干、树枝和树叶中地上植物物质的数量)的变化是必要的森林结构元素。此外，研究森林自然恢复还需要探究树种的多样性和组成，追溯树种的数量以及物种的多样性和丰度模式的改变情况，探究他们如何变得更接近附近的原始森林。

为了评估长期恢复率，研究比较了不同时期无用田地上生长的森林的属性，并将再生森林与邻近的原生林进行了比较。研究团队通过开发一种新的建模方法来估计每个属性恢复的速度，其中许多属性彼此联系。例如，如果树木迅速再生，就会产生大量的凋落叶；当土壤分解时，土壤中有机碳的水平会得到恢复。研究通过比较森林各个子属性之间的关联程度来分析这些联系。

被当作研究对象的森林是在低到中等强度的土地利用地区，森林土壤比较健康，可以支持本土植被再生。在土壤严重过度劳累且邻近森林不复存在的地区，热带森林恢复的潜力要小得多。研究分析的土壤属性在10年内可以达到老年性值的90%，在20年内达到了98% - 100%。经过20年的再生，森林中的土壤所含的有机碳几乎与原始森林中的土壤等同，其容重也与原始森林中的土壤相似。土壤的恢复速度支持森林快速再生，生态系统功能也能在20年间恢复80%以上。森林结构属性恢复得比土壤和生态系统功能慢。平均数据现实，森林结构经过80年的再生后，可以达到原始生长值的96%，树种组成和地上生物量大约在120年后恢复。

研究结合最大树木大小、树木大小的总体变化和森林中树木物种的数量，为每一个研究小组确定三个属性，提供了森林恢复情况的可靠快照。这三个指标相对容易测量，通过卫星和无人机进行数据收集，管理者可以使用它们来监测森林恢复。

研究结果表明，森林恢复并不总是需要种植树木，在土壤属性良好的地区，再生森林可以快速恢复许多原始属性。森林恢复可以根据当地场地条件和当地人民的需要进行适当干预，采取一系列合适的再造林方法。

创新关键点

转变森林恢复研究重心，从再生森林土壤、森林结构、生物系统功能等属性出发研究森林自然恢复。