Forest canopies and tree diversity : from stands to tree-tree interactions

Abstract

Subtropical forests represent a hotspot of terrestrial biodiversity on our planet, which is sustained by their physical structure, but the pathways through which tree species richness (TSR) can alter forest and tree structure remain unclear. Using terrestrial LiDAR (TLS) in the Biodiversity-Ecosystem Functioning plantation BEF China, I related TSR to various tree structure characteristics: TSR increased stand structural complexity over time (Ch. I), stabilized crown asymmetry under neighbor competition on steep slopes (Ch. II), and influenced crown complementarity via branch trait differences and inner crown plasticity (Ch. III). Heterospecific tree pairs show higher above- and belowground biomass and distinct root-to-shoot patterns than monospecific tree pairs (Ch. IV). These findings highlight the role of tree species richness in enhancing plantation complexity, stability, complementarity, and productivity, offering valuable insights for climate-resilient afforestation strategies.

Subtropische Wälder sind Hotspots der terrestrischen Biodiversität, deren physische Struktur sie erhält. Wie Baumartenreichtum (BAR) die Struktur von Beständen und Bäumen beeinflusst, ist jedoch unklar. Im BEF-China-Experiment untersuchte ich mit terrestrischem Laserscanning (TLS), wie BAR mit Strukturmerkmalen zusammenhängt: BAR erhöhte die 3D-Komplexität von Beständen über die Zeit (Kap. I), stabilisierte die Kronenasymmetrie unter Nachbarkonkurrenz an steilen Hängen (Kap. II) und beeinflusste die Kronenkomplementarität durch Unterschiede in Astmerkmalen und innerer Kronenplastizität (Kap. III). Heterospezifische Baumpaare zeigten im Vergleich zu monospezifischen höhere Biomassen in beiden Kompartimenten und unterschiedliche Wurzel-Spross-Verhältnisse (Kap. IV). Die Ergebnisse betonen die Rolle des BAR bei der Förderung von Komplexität, Stabilität, Komplementarität und Produktivität und liefern wertvolle Ansätze für klimaresiliente Aufforstungsstrategien.