热带森林是由植物、动物和微生物构成的复杂动态网络。
森林恢复需要时间，结果往往难以预测，恢复路径也各不相同。
为评估长期恢复速度，近期一项研究比较了不同时间被弃耕的农地上生长的森林的各项特征。
热带森林再生是一种有效、低成本且以自然为本的策略，可促进可持续发展、修复生态系统、减缓气候变化并保护生物多样性。
热带森林是应对气候变化和野生物种减少的最佳利器之一。它们储存大量碳，为数千种动植物提供庇护，也是维系森林的原住民的家园。因此，100多位世界领导人承诺到2030年停止毁林。他们是在近期于格拉斯哥举行的联合国气候变化大会上作出这一承诺的。
许多组织和社区正通过重新利用低产或废弃土地，并开展成本高昂的植树造林工作，努力恢复原生森林。这些工作旨在促进本地动植物回归，并恢复这些森林曾经提供的生态功能和产品。但在许多情况下，森林无需或只需很少的人为帮助，就能自然恢复。
我们是森林生态学家，也是一个研究次生林的协作研究网络的成员。次生林是指土地被清理并用于耕种或放牧后自然再生的森林。在新近发表于《科学》杂志的一项研究中，我们团队率先采用一种森林恢复研究方法，分析了美洲和西非热带地区自然再生的热带森林中2200多个样地的数据。
我们的研究表明，热带森林恢复的速度快得惊人：废弃土地上的森林能够重新生长，并在短短10至20年内恢复许多原始森林的特征，例如土壤健康状况、树木特征和生态系统功能。然而，要有效开展森林修复和规划，了解不同森林功能和特征的恢复速度至关重要。
森林重归大地
如今，世界各地的大多数森林都是在人类活动和自然干扰后重新生长起来的，这些干扰包括火灾、洪水、伐木和农业开垦。例如，欧洲的森林曾在18世纪和19世纪恢复，到了20世纪上半叶至中叶，美国东部的森林也逐渐恢复。如今，美国东北部的森林覆盖面积比100至200年前更大。
如今，在世界各地的热带地区，森林正在重新生长，覆盖约300万平方英里（800万平方公里）的昔日农田和牧场。科学家和政策制定者普遍认为，保护这些正在再生的森林，防止原始森林遭到进一步破坏和转变用途，至关重要。
热带森林远不只是树木——它们是由植物、动物和微生物构成的复杂动态网络。森林恢复需要时间，结果往往难以预测，恢复路径也各不相同。湿润和干旱热带森林的恢复模式有所不同。
迄今为止，这一活跃的研究领域主要关注一些研究，探讨森林的特定特征，例如物种数量或树木生物量，如何随时间和空间变化。我们认为，重要的是要把森林恢复视为一个综合过程，它受到当地条件、景观特征和历史因素的影响。
从多维视角看热带森林恢复
我们的研究聚焦于健康森林不可或缺的12项特征，包括：
土壤：土壤中含有多少有机碳和氮？土壤压实程度如何？土壤过度压实——例如被放牧牛群的蹄子踩实——会使植物根系难以穿透，也不易吸收水分，从而可能导致侵蚀。
生态系统功能：随着森林再生，树木的数量和大小如何变化？与固氮细菌建立根系共生关系的树木，在森林再生中发挥什么作用？森林再生会如何影响木材的平均密度和叶片组织的耐久性？
森林结构：随着森林再生，树木的最大尺寸、树木大小的差异以及总生物量——即树干、树枝和树叶中的地上植物物质总量——如何变化？
树种多样性与组成：森林中的树种数量，以及物种多样性和丰度格局如何变化？这些特征会如何逐渐接近邻近原始森林的状况？
为评估长期恢复速度，我们比较了不同时间被弃耕的农地上生长的森林的各项特征，并将再生森林与邻近的原始森林进行比较。我们开发了一种新的建模方法，用于估算每项特征的恢复速度。
这些特征中有许多彼此相关。例如，如果树木迅速再生，就可能产生大量落叶；落叶分解后会恢复土壤中的有机碳含量。我们通过比较森林各项特征之间的关联强度，分析了这些相互关系。
我们研究的森林位于土地利用强度较低至中等的地区，也就是说，土壤并未耗竭或遭到侵蚀，能够迅速支持本地植被再生。例如，在巴西大西洋森林地区，有10,425平方英里（270万公顷）的森林于1996年至2015年间自然再生。在土壤遭到严重过度利用且周边已没有森林的地区，热带森林的恢复潜力要小得多。
这幅图展示了热带森林在昔日农田和牧场上再生时，土壤、生态系统功能、森林结构和树木生物多样性这四类森林特征如何恢复。图中显示了各类别在再生20年、40年、80年和120年后，相较于原始森林的平均恢复百分比。黑色方框内的百分比表示每个时间段整个森林的平均恢复程度。
我们考察的所有森林特征都在再生后的120年内恢复。有些特征在再生后的头20年内就恢复到了原始森林水平的100%。
例如，我们分析的土壤特征在10年内达到原始森林水平的90%，在20年内达到98%至100%。换言之，森林再生20年后，其土壤中的有机碳几乎与原始森林土壤一样多，容重也相近。
这种快速恢复反映出研究地点的土壤在森林开始再生时并未遭到严重退化。生态系统功能特征也迅速恢复，在20年内恢复了82%至100%。
森林结构特征（如树木最大直径）恢复得较慢。平均而言，这些特征在森林再生80年后达到原始森林水平的96%。树种组成和地上生物量则在120年后恢复。
我们确定了三项特征——树木最大尺寸、树木大小的总体差异和森林中的树种数量。综合来看，它们能够可靠地反映森林的恢复状况。这三项指标相对容易测量，管理者可以用它们监测森林修复。如今，借助卫星和无人机收集的数据，我们可以在大范围和长时间尺度上监测树木大小和森林结构。
自然再生的重要性
我们的研究结果表明，热带森林再生是一种有效、低成本且以自然为本的策略，可促进可持续发展、修复生态系统、减缓气候变化和保护生物多样性。如果土地未遭受严重破坏，再生森林的许多关键特征就能迅速恢复，因此森林恢复并不总是需要植树。
我们认为，应根据当地场地条件和居民需求，采用一系列合适的森林再生方法。我们建议尽可能在适当的地点和时机依靠自然再生，并在有需要时开展主动修复和植树。
