2022年5月，國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊Science上刊發(fā)了一篇解答植樹(shù)造林生產(chǎn)實(shí)踐中種種疑問(wèn)的生態(tài)學(xué)論文，Science同期還專(zhuān)門(mén)配發(fā)了同行專(zhuān)家的評(píng)述文章。文章認(rèn)為，該研究系統(tǒng)論證了混交林的增產(chǎn)效應(yīng)，并闡明了這一效應(yīng)的生物學(xué)機(jī)制及其影響因素。文章指出，該研究不但平息了長(zhǎng)期以來(lái)有關(guān)純林和混交林孰優(yōu)孰劣的爭(zhēng)論，而且揭示什么樣的物種組成、林齡和種植密度是最適宜的，這為全球森林恢復(fù)和管理提供了重要參考。

這篇論文的第一作者是一名博士生——來(lái)自北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院的馮禹昊。

純林vs混交林

如果把馮禹昊論文的學(xué)術(shù)語(yǔ)言翻譯成平常的話，講述的就是一個(gè)生態(tài)學(xué)的選擇：純林還是混交林？

植樹(shù)造林是實(shí)現(xiàn)碳中和的一個(gè)關(guān)鍵途徑，為力爭(zhēng)2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)，我們?cè)撛诤畏N環(huán)境條件下，采取怎樣的樹(shù)種組合以提高固碳效率？也就是說(shuō)，怎樣植樹(shù)更合理呢？馮禹昊的論文回答了此問(wèn)題。

混交林指的是由兩個(gè)以上的樹(shù)種組成的林子，自然生長(zhǎng)的樹(shù)林都是混交林，林子中各種物種的分布是雜亂無(wú)章的。人工造林時(shí)，人們采取的策略往往相反。比如，為了獲得某種實(shí)用木材，人們會(huì)故意種植某一種樹(shù)木，造一些純林。這樣一來(lái)，問(wèn)題便產(chǎn)生了：自然界遍布混交林，到底是因?yàn)槲锓N的擴(kuò)散很隨機(jī)，還是因?yàn)榛旖淮_實(shí)能夠帶來(lái)一些生態(tài)影響或者更多的生態(tài)效益？人們是否需要仿照自然群落造一些混交林，它能不能更高效地固碳，或者提供更多木材？

馮禹昊通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，不同的物種組成會(huì)對(duì)樹(shù)林的木材產(chǎn)量產(chǎn)生很大影響。比如闊葉物種跟針葉物種混交，要比闊葉跟闊葉或者針葉跟針葉混交效果更好，產(chǎn)量增加更多。這是為什么呢？其實(shí)直觀就可理解，闊葉樹(shù)一般樹(shù)冠都很大，但是針葉樹(shù)通常是塔形的，上面比較尖，底部比較寬，就像圣誕樹(shù)的形態(tài)，如果這兩類(lèi)樹(shù)錯(cuò)落生長(zhǎng)，就剛好把空間充分高效地利用，光和水都可截獲更多。

同時(shí)，研究還發(fā)現(xiàn)，常綠跟落葉植物的配合也會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似效果，因?yàn)椴煌瑯?shù)種落葉時(shí)間并不同步，一些落葉樹(shù)種的葉子掉落之后，空隙里會(huì)傳進(jìn)更多光，常綠樹(shù)種反而被更好地激活了，這也使得整個(gè)林子的木材產(chǎn)量有所提升。

此外，不同林齡的森林，生產(chǎn)效果也不同。分析發(fā)現(xiàn)，同樣一個(gè)混交林，增產(chǎn)效果會(huì)隨著樹(shù)齡越來(lái)越老，呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)。這樣的結(jié)論意味著什么？拿一個(gè)大家比較關(guān)注的點(diǎn)來(lái)舉例子，我們現(xiàn)在為了實(shí)現(xiàn)碳中和要種很多樹(shù)，我們到底吃的是這些樹(shù)快速生長(zhǎng)期的紅利，還是說(shuō)它逐漸成熟以至老了之后，還能夠保持這么高的碳吸收，固碳效果是否會(huì)打折、減退、消失？馮禹昊的研究提示大家，在實(shí)現(xiàn)碳中和的征途中，也要警惕由此產(chǎn)生的相關(guān)問(wèn)題。

這篇論文不但發(fā)現(xiàn)了混交增產(chǎn)效應(yīng)普遍存在，而且提供了能夠更好服務(wù)于林業(yè)生產(chǎn)，以及國(guó)家的碳中和戰(zhàn)略的森林恢復(fù)和管理方案。

別怕“不一樣”

在馮禹昊看來(lái)，真正的學(xué)者都有一個(gè)共同的特點(diǎn)——擁有獨(dú)立的思維、獨(dú)立的研究觀點(diǎn)、獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以及深入科研的能力。這也是他一直努力學(xué)習(xí)和刻意練習(xí)的技能。

自從開(kāi)始創(chuàng)作這篇論文，馮禹昊好幾次都干到崩潰。之前有研究發(fā)現(xiàn)，隨著降水的增加，混交效應(yīng)下降。這就像在干旱的環(huán)境中，大家相濡以沫、互幫互助，當(dāng)水分變多了，大家都富裕了，彼此就不再依賴，開(kāi)始互不理睬，互補(bǔ)效益就下降了。但馮禹昊的分析結(jié)果卻顯示，隨著降水增加，混交效應(yīng)并未出現(xiàn)明顯變化，這與前人的研究結(jié)論大相徑庭！

數(shù)據(jù)怎么也算不出預(yù)想的結(jié)果，一時(shí)間馮禹昊的腦子亂作一團(tuán)，盡是些“抓馬”的數(shù)據(jù)和混亂的方法：“我們?cè)谘芯繗夂驅(qū)τ谠霎a(chǎn)效應(yīng)影響的時(shí)候，氣候劃分到底是怎樣的？采取哪種分區(qū)？比如分干旱區(qū)、非干旱區(qū)、濕潤(rùn)區(qū)，然后比較不同組之間的差異？還是采用連續(xù)性的變量，比如降水100毫米、200毫米，然后做散點(diǎn)圖、回歸關(guān)系？”不知所措的馮禹昊不得不跑到未名湖邊去放空。

“這看似是個(gè)技術(shù)上的細(xì)節(jié)問(wèn)題，但實(shí)際上選擇不同，就走上了兩條道，后面所有的思維、思路、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)都據(jù)此展開(kāi)，并要投入很大成本，一旦錯(cuò)了，可能之前的一切努力都打水漂?！贝藭r(shí)，巨大的壓力造成思緒翻涌。

突然，電話鈴響起，是方老師，馮禹昊被拉進(jìn)了群聊，群里還有其他4位系里的老師。“沒(méi)有PPT匯報(bào)沒(méi)關(guān)系，你現(xiàn)在做出來(lái)啥結(jié)果說(shuō)一下，我們直接幫你看。”原來(lái)，方老師從其他同學(xué)那里了解到馮禹昊遇到了問(wèn)題?！熬驼漳悻F(xiàn)在的做。”高效討論過(guò)后，方老師直截了當(dāng)?shù)卣f(shuō)：“別人的觀點(diǎn)也可能是錯(cuò)的，很可能降水并不是這個(gè)地方的限制性因素，小馮不要糾結(jié)。什么樣的數(shù)據(jù)做出來(lái)什么樣的結(jié)果，我們就是會(huì)看到不一樣的東西，這很正常。只要你數(shù)據(jù)沒(méi)有問(wèn)題，你的結(jié)果一定是合理的?！?/p>

“我非常相信我的導(dǎo)師。”導(dǎo)師一句話，馮禹昊忽然就“悟”了，他知道，導(dǎo)師在關(guān)鍵時(shí)刻拍板的底氣和自信來(lái)自他多年的科研經(jīng)驗(yàn)，以及學(xué)者寶貴的獨(dú)立思考。

好苗子6000條

從武漢大學(xué)地理信息科學(xué)到北大生態(tài)學(xué)，馮禹昊是跨專(zhuān)業(yè)的直博生。本科所學(xué)讓他具備了較強(qiáng)的技術(shù)能力，同時(shí)，他對(duì)探索未知也充滿了興趣，本科期間就成功發(fā)表了第一篇論文。老師看他熱衷科研，也想留下這個(gè)好苗子。面對(duì)老師拋來(lái)的橄欖枝，馮禹昊卻遲疑了，選擇就在眼前，但自己究竟想在哪個(gè)領(lǐng)域繼續(xù)深造，他心里一點(diǎn)方向都沒(méi)有。后來(lái)，他抓緊時(shí)間向老師請(qǐng)教，知道了地理信息專(zhuān)業(yè)深造大致有地理學(xué)研究和生態(tài)學(xué)研究?jī)蓚€(gè)方向，隨后，他開(kāi)始“泡”圖書(shū)館、數(shù)據(jù)庫(kù)，在地理和生態(tài)這兩個(gè)“圈子”里游走，瘋狂刷論文，努力去尋找和發(fā)現(xiàn)契合自己興趣的內(nèi)容。

這段時(shí)間里，他了解到生態(tài)學(xué)是研究有機(jī)體與其周?chē)h(huán)境（包括非生物環(huán)境和生物環(huán)境）相互關(guān)系的科學(xué)，具體的研究方向有很多，比如生理生態(tài)、生態(tài)遙感、植被生態(tài)等。他對(duì)生態(tài)遙感尤其感興趣，毛烏素沙漠是不是真的變綠了？地球上植被的密集程度到底是怎么樣的？全球變暖會(huì)不會(huì)導(dǎo)致植物的開(kāi)花時(shí)間提前？這又預(yù)警了什么問(wèn)題？這些都可以通過(guò)生態(tài)遙感來(lái)評(píng)估。人們借助衛(wèi)星這一特殊的“眼睛”，從衛(wèi)星拍攝的影像中提取數(shù)據(jù)，通過(guò)一定的方式、算法進(jìn)行分析，便能預(yù)測(cè)和推斷出地球家園的情況，進(jìn)而做一些有益于它的事。在這方面，自己本科所學(xué)的技能似乎也能派上用場(chǎng)。

本科老師雖然愛(ài)才，但看到他如此認(rèn)真地對(duì)待自己的專(zhuān)業(yè)選擇，便提示他去注意一下方精云院士。在老師的推薦下，馮禹昊開(kāi)始有針對(duì)性地關(guān)注方老師的科研方向、研究成果、團(tuán)隊(duì)情況等方面的信息。

他了解到，方精云院士是國(guó)內(nèi)最早的幾位生態(tài)學(xué)院士之一，為推動(dòng)和發(fā)展北大生態(tài)學(xué)教育和研究起到了非常重要的作用。他任教的北京大學(xué)也是全國(guó)最好的生態(tài)學(xué)教育和科研中心之一，那里的生態(tài)學(xué)專(zhuān)業(yè)基本覆蓋了生態(tài)學(xué)的全部細(xì)分領(lǐng)域，在全球氣候變化及其生態(tài)響應(yīng)、生物多樣性保護(hù)、植被生態(tài)學(xué)、植物生理生態(tài)學(xué)、地下生態(tài)學(xué)、景觀生態(tài)與景觀規(guī)劃以及城市生態(tài)學(xué)等方面開(kāi)展了系統(tǒng)性的研究。方老師領(lǐng)導(dǎo)的課題組常年保持二三十人，一般情況下，每年都會(huì)招收一個(gè)碩士和一個(gè)博士，這個(gè)機(jī)會(huì)讓馮禹昊興奮不已。

在大三結(jié)束的暑假，馮禹昊便與方老師取得了聯(lián)系，通過(guò)面試后，他于大四下學(xué)期如愿進(jìn)入到北大開(kāi)展學(xué)習(xí)和科研工作，科研路上的挑戰(zhàn)也由此開(kāi)始。

學(xué)習(xí)中，同學(xué)們?cè)趯W(xué)術(shù)期刊上讀到一篇文章，作者基于控制實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了混交造林比純種造林效果好這樣一個(gè)情況，討論時(shí)，大家對(duì)文章內(nèi)容表達(dá)了質(zhì)疑。一是因?yàn)樽髡叩膶?shí)驗(yàn)只做了七八年，這在生態(tài)學(xué)研究中實(shí)屬比較短，二是作者所選擇的實(shí)驗(yàn)物種也不是很多，不能被廣泛參考。方老師提示大家，可以試著找一找文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)，做一個(gè)系統(tǒng)回顧性研究，看看一直以來(lái)的觀測(cè)數(shù)據(jù)是否支持作者的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

直博第二年，馮禹昊接下了這個(gè)有關(guān)“純林與混交林”的課題。從拿到任務(wù)開(kāi)始，他的生活里“周末”就幾乎消失了，每天都會(huì)抽出時(shí)間看文獻(xiàn)。他在數(shù)據(jù)庫(kù)搜索關(guān)鍵詞，一一打開(kāi)查看，第一眼看摘要，再瀏覽圖表，迅速根據(jù)項(xiàng)目需要判斷文獻(xiàn)價(jià)值，從而做出略讀或精讀的下一步策略，精讀的內(nèi)容還要從文章里抽取必要的數(shù)據(jù)并加以記錄。

讀文獻(xiàn)也不是讀一遍就結(jié)束，反復(fù)幾個(gè)來(lái)回是常事。“有時(shí)邊收集數(shù)據(jù)邊想后面做什么分析，怎么做，同時(shí)也要看其他研究者是怎么分析的，有無(wú)可借鑒之處。數(shù)據(jù)收集的規(guī)則、方法也可能隨時(shí)發(fā)生變化，甚至連研究的目標(biāo)也得適時(shí)更動(dòng)。有時(shí)，還會(huì)發(fā)現(xiàn)有些數(shù)據(jù)不合理，那就要回頭再找具體文獻(xiàn)，仔細(xì)檢查，計(jì)算、驗(yàn)證、核實(shí)、修改……”

歷時(shí)5年，馮禹昊收集分析了全球255個(gè)站點(diǎn)、243個(gè)樹(shù)種，近6000條造林?jǐn)?shù)據(jù)，他感覺(jué)自己“終于沖過(guò)來(lái)了”。

接下來(lái)的數(shù)據(jù)分析階段，馮禹昊本來(lái)充滿了信心，繪圖、數(shù)據(jù)處理、編程等有助于數(shù)據(jù)分析的技術(shù)都是他擅長(zhǎng)的?？捎幸惶?，馮禹昊卻卡殼了，軟件計(jì)算出線性回歸的數(shù)值，自己卻解釋不了。“當(dāng)時(shí)我非?；?！”馮禹昊第一次覺(jué)得，自己會(huì)了那么多技術(shù)和方法，但連最基礎(chǔ)的線性回歸都做不好。后來(lái)通過(guò)“補(bǔ)課”，馮禹昊明白了，自己遇到的是“混合線性模型”，在線性回歸不同散點(diǎn)時(shí)，數(shù)據(jù)的權(quán)重有所不同，這種不同權(quán)重的點(diǎn)擬合出來(lái)的線與正常的線性回歸結(jié)果是不一樣的?！霸瓉?lái)，技術(shù)背后的機(jī)理我并沒(méi)有搞清楚。”

“技術(shù)有助科研，但僅僅依賴技術(shù)帶來(lái)的卻并不全是正向的收益，也有可能一葉障目，不見(jiàn)十年”，在不斷的嘗試和摸索中，馮禹昊不再過(guò)分注重去用技術(shù)將某些數(shù)據(jù)的擬合優(yōu)度提高并非必要的一點(diǎn)點(diǎn)，而是開(kāi)始“用心關(guān)注和思考更多更廣闊的問(wèn)題”。

Science無(wú)疑是國(guó)際學(xué)術(shù)期刊中的頂流，每年只有大約800篇論文的容量，而全世界那么多科研人員和學(xué)生都在學(xué)術(shù)之路上打拼，可能畢其一生也不一定能獲得機(jī)會(huì)，在讀博士獲此殊榮，“我覺(jué)得我是比較幸運(yùn)的”，馮禹昊如是說(shuō)。實(shí)際上，這篇論文的創(chuàng)作過(guò)程正記錄了他在科研路上的跋涉與成長(zhǎng)。

只遙不感不是“遙感”

都說(shuō)生態(tài)學(xué)家是大自然的醫(yī)生，馮禹昊這些年習(xí)得的“醫(yī)”術(shù)不只有實(shí)驗(yàn)室中的“文”功，出野外的“武”功也在不斷精進(jìn)。

馮禹昊研究生態(tài)遙感，衛(wèi)星拍攝的遙感圖片只要從網(wǎng)上下載就行，所以數(shù)據(jù)收集相比其他生態(tài)學(xué)方向簡(jiǎn)單很多，沒(méi)有太多出野外的任務(wù)。不過(guò)在同學(xué)都出差的假期，馮禹昊也被方老師“趕”出去了：“去幫師兄、師姐做點(diǎn)事！即便你做的是遙感，只遙不感那也不是遙感。”

走出實(shí)驗(yàn)室、走進(jìn)大自然的馮禹昊果然感受到了更多做科研的樂(lè)趣。他發(fā)現(xiàn)學(xué)這個(gè)專(zhuān)業(yè)去很多景點(diǎn)考察都不收門(mén)票，他還看到了許多人難得一見(jiàn)的風(fēng)景，比如在四川的森林里尋著糞便看到了野外生存的大熊貓，比如在距國(guó)境只有1公里的地方遠(yuǎn)望對(duì)面的哨塔，比如在實(shí)驗(yàn)樣地75米高的塔里觀察各式各樣的鳥(niǎo)窩……

當(dāng)然，出野外也有“苦”。“每次野外出差回來(lái)，都說(shuō)這輩子再也不想出差了，太累了，但每一次出差都會(huì)有新奇的體驗(yàn)?！?/p>

馮禹昊收集數(shù)據(jù)的主要方法是背著激光雷達(dá)、三腳架去“掃”森林。激光雷達(dá)裝備就像一個(gè)臺(tái)式電腦主機(jī)機(jī)箱，背上身后仿佛身體后面長(zhǎng)出個(gè)盒子，盒子上又伸出一個(gè)弓形的架子，頂端是激光頭，隨著人的行進(jìn)，激光頭不斷地掃描周?chē)沫h(huán)境并記錄下來(lái)，之后合成全景影像，科研人員可以觀察拍攝到的任何一個(gè)精確坐標(biāo)上的影像和數(shù)據(jù)。

去年夏天，馮禹昊開(kāi)始為自己的畢業(yè)論文尋找素材，去了長(zhǎng)白山“掃”森林。他工作時(shí)狀態(tài)拉滿，腰桿筆直，步伐穩(wěn)健，通常情況下，前面還有幫手開(kāi)路。

“真的不能摔呀！”馮禹昊說(shuō)這副專(zhuān)業(yè)的姿態(tài)都來(lái)自曾經(jīng)的歷練。之前出野外采集數(shù)據(jù)，遇到了一個(gè)陡坡，他沒(méi)在意，大步邁上去，不承想身子一滑，摔了個(gè)大馬趴，費(fèi)力爬起來(lái)之后發(fā)現(xiàn)，結(jié)實(shí)的牛仔褲都已經(jīng)被刮壞了。短暫休息后，想想還有不少數(shù)據(jù)收集工作要做，他也就忍痛繼續(xù)了。兩個(gè)星期的工作即將結(jié)束準(zhǔn)備回家時(shí)，馮禹昊查閱了一下采集到的內(nèi)容?！疤彀?！完了！”他驚恐地發(fā)現(xiàn)，自己中途摔的那一跤導(dǎo)致數(shù)據(jù)接不上，完全不能用！他只得收起似箭的歸心，從頭來(lái)過(guò)。這一次，原本計(jì)劃兩周完成的任務(wù)，硬是干了一個(gè)月。

“痛”的領(lǐng)悟向來(lái)深刻，之后他每次出野外都分外小心?！翱山窈笕f(wàn)一再摔了怎么辦？”馮禹昊時(shí)常忍不住這樣問(wèn)自己，可細(xì)細(xì)一琢磨，“自己喜歡的科研工作不就是這樣嗎，萬(wàn)一‘摔’了，就爬起來(lái)，接著從頭干唄！”

責(zé)任編輯：馬春梅