氣候變化條件下杉木人工林適應性經(jīng)營研究.pdf

1、氣候變化是影響森林提供生態(tài)、經(jīng)濟和社會服務功能的重要威脅之一。大量的研究證實，健康的、經(jīng)營狀況良好的森林可作為碳匯吸收大氣中的二氧化碳，對減緩氣候變化的速度具有重要作用。隨著全球氣候的不斷變化，發(fā)展制定有效的森林經(jīng)營管理策略以保持森林生態(tài)系統(tǒng)應對氣候變化的抵抗力與恢復能力對于森林經(jīng)營單位而言也越來越重要。杉木是我國重要的經(jīng)濟樹種之一，具有廣闊的種植面積和較高的經(jīng)濟利用價值。杉木不僅是重要的木材纖維資源，在水土保持以及氣候調節(jié)等方面同樣發(fā)

2、揮重要作用。由于其廣泛的種植面積和較高的二氧化碳固定潛力，杉木人工林的種植和經(jīng)營也被認為是我國溫室氣體減排戰(zhàn)略的重要組成部分。在全球氣候變化的復雜背景下，未來時期杉木的生產(chǎn)力及其地理位置分布都可能發(fā)生顯著的變化，從而對杉木林的生產(chǎn)經(jīng)營管理產(chǎn)生重大影響。然而目前仍然很少有證據(jù)能夠表明以科學為基礎的決策制定過程被納入杉木林的經(jīng)營管理活動中。由此可見，森林經(jīng)營單位在制定杉木林經(jīng)營適應氣候變化策略以實現(xiàn)杉木林的可持續(xù)經(jīng)營時依舊存在很大的不確定性

3、。
　　本研究以福建省順昌縣境內杉木為主要優(yōu)勢樹種的林分區(qū)域為研究對象，利用高精度高分辨率的氣候模型 ClimateAP生成的氣候數(shù)據(jù)，應用直接降尺度的方法建立5種不同的氣候情景，用于FORECAST Climate模型對杉木林的生長對氣候變化的響應進行模擬；根據(jù)收集的杉木分布現(xiàn)狀資料和 ClimateAP生成的基準期氣候數(shù)據(jù)，運用隨機森林算法建立杉木的氣候生態(tài)位模型，并應用于對研究區(qū)杉木未來氣候變化條件下氣候生態(tài)位的變化的模擬預

4、測；同時本研究還將研究區(qū)根據(jù)不同的森林生產(chǎn)力等級和森林經(jīng)營類型，將研究區(qū)劃分為14個不同的森林分析單元，并根據(jù)氣候變化情景、輪伐周期及采伐剩余面積比建立27個不同的杉木林經(jīng)營情景，應用Microsoft Excel軟件結合FORECAST Climate模型的輸出結果建立景觀水平的權衡分析工具LST模型，對杉木林經(jīng)營對經(jīng)濟效益及生態(tài)系統(tǒng)服務功能的影響的權衡進行分析；最后，從公眾、森林經(jīng)營單位和相關政府部門三個不同主體的角度，提出杉木應對

5、氣候變化的適應性經(jīng)營策略與建議。主要研究結果如下：
　?。?）根據(jù)所建立的不同氣候變化情景，研究區(qū)未來100年（2013-2112）平均溫度將會提高1.3℃-2.9℃；降水量的變化趨勢不明顯，其差異性主要體現(xiàn)在不同的GCM模型之間，CNRM-CM5模型的預測結果表現(xiàn)為更干燥。
　?。?）未來氣候變化，溫度的不斷升高對研究區(qū)杉木的氣候生態(tài)位分布影響更為顯著。未來時期，在不控制溫室氣體排放情景下（RCP8.5）研究區(qū)杉木的氣候生

6、態(tài)位分布范圍將受到比較大的影響。而采取有效的溫室氣體排放措施對這種情況有積極的緩解作用，根據(jù)預測結果，在有效控制溫室氣體排放的情景下（RCP2.6），研究區(qū)杉木氣候生態(tài)位分布范圍在2050s及2080s時僅分別縮減了5.4％和12.4%。另外需要注意的是，本研究預測的是杉木的實際生態(tài)位，而杉木能否在當前的氣候生態(tài)位范圍外生長生存仍然未知，還應作進一步相關探討。
　?。?）FORECAST Climate模型的適用性驗證結果表明，基

7、于模型輸出的8天周期的日氣候生長響應指數(shù)平均值與8天合成的MODIS凈光合作用產(chǎn)量相對值之間具有顯著的相關性（r=0.84，p<0.0001），說明模型具有較高的精度和合理的準確性，能夠應用于本研究區(qū)的相關研究。
　　（4）氣候變化對杉木林林分生產(chǎn)力的提高具有積極的影響，杉木樹干生物量生產(chǎn)力第一個輪伐期（1-30年）提高3.9%~9.5%，第二個輪伐期（31-60年）提高3.9%~9.5%，到第三個輪伐期（61-90年）時提高5.

8、3%~12.9%，這主要歸因于氣候變化引起的生長季節(jié)的逐漸延長和養(yǎng)分循環(huán)速率的相應增加。模型預測顯示盡管氣候變化會導致干旱季節(jié)杉木的水脅迫增大，然而與干旱相關的死亡率并未隨之增加。同樣重要的是要注意，如果未來氣候機制的變化會導致由于生物干擾與非生物干擾造成的死亡率的增加，那么本研究所預測的與氣候變化相關的杉木生長的增加這一結果則可能無法實現(xiàn)。
　?。?）建立的LST模型能夠作為森林經(jīng)營單位的決策輔助工作，模型生成決策輸出矩陣允許使