氣候變化條件下杉木人工林適應(yīng)性經(jīng)營(yíng)研究.pdf

1、氣候變化是影響森林提供生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)服務(wù)功能的重要威脅之一。大量的研究證實(shí)，健康的、經(jīng)營(yíng)狀況良好的森林可作為碳匯吸收大氣中的二氧化碳，對(duì)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(yíng)管理策略以保持森林生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)對(duì)氣候變化的抵抗力與恢復(fù)能力對(duì)于森林經(jīng)營(yíng)單位而言也越來(lái)越重要。杉木是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)樹(shù)種之一，具有廣闊的種植面積和較高的經(jīng)濟(jì)利用價(jià)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(diào)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(yíng)也被認(rèn)為是我國(guó)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(fù)雜背景下，未來(lái)時(shí)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(duì)杉木林的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)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(xué)為基礎(chǔ)的決策制定過(guò)程被納入杉木林的經(jīng)營(yíng)管理活動(dòng)中。由此可見(jiàn)，森林經(jīng)營(yíng)單位在制定杉木林經(jīng)營(yíng)適應(yīng)氣候變化策略以實(shí)現(xiàn)杉木林的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)時(shí)依舊存在很大的不確定性

3、。
　　本研究以福建省順昌縣境內(nèi)杉木為主要優(yōu)勢(shì)樹(shù)種的林分區(qū)域?yàn)檠芯繉?duì)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(yīng)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(duì)杉木林的生長(zhǎng)對(duì)氣候變化的響應(yīng)進(jìn)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(zhǔn)期氣候數(shù)據(jù)，運(yùn)用隨機(jī)森林算法建立杉木的氣候生態(tài)位模型，并應(yīng)用于對(duì)研究區(qū)杉木未來(lái)氣候變化條件下氣候生態(tài)位的變化的模擬預(yù)

4、測(cè)；同時(shí)本研究還將研究區(qū)根據(jù)不同的森林生產(chǎn)力等級(jí)和森林經(jīng)營(yíng)類型，將研究區(qū)劃分為14個(gè)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(gè)不同的杉木林經(jīng)營(yíng)情景，應(yīng)用Microsoft Excel軟件結(jié)合FORECAST Climate模型的輸出結(jié)果建立景觀水平的權(quán)衡分析工具LST模型，對(duì)杉木林經(jīng)營(yíng)對(duì)經(jīng)濟(jì)效益及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響的權(quán)衡進(jìn)行分析；最后，從公眾、森林經(jīng)營(yíng)單位和相關(guān)政府部門三個(gè)不同主體的角度，提出杉木應(yīng)對(duì)

5、氣候變化的適應(yīng)性經(jīng)營(yíng)策略與建議。主要研究結(jié)果如下：
　?。?）根據(jù)所建立的不同氣候變化情景，研究區(qū)未來(lái)100年（2013-2112）平均溫度將會(huì)提高1.3℃-2.9℃；降水量的變化趨勢(shì)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(yù)測(cè)結(jié)果表現(xiàn)為更干燥。
　　（2）未來(lái)氣候變化，溫度的不斷升高對(duì)研究區(qū)杉木的氣候生態(tài)位分布影響更為顯著。未來(lái)時(shí)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(duì)這種情況有積極的緩解作用，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)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(shí)僅分別縮減了5.4％和12.4%。另外需要注意的是，本研究預(yù)測(cè)的是杉木的實(shí)際生態(tài)位，而杉木能否在當(dāng)前的氣候生態(tài)位范圍外生長(zhǎng)生存仍然未知，還應(yīng)作進(jìn)一步相關(guān)探討。
　　（3）FORECAST Climate模型的適用性驗(yàn)證結(jié)果表明，基

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

8、3%~12.9%，這主要?dú)w因于氣候變化引起的生長(zhǎng)季節(jié)的逐漸延長(zhǎng)和養(yǎng)分循環(huán)速率的相應(yīng)增加。模型預(yù)測(cè)顯示盡管氣候變化會(huì)導(dǎo)致干旱季節(jié)杉木的水脅迫增大，然而與干旱相關(guān)的死亡率并未隨之增加。同樣重要的是要注意，如果未來(lái)氣候機(jī)制的變化會(huì)導(dǎo)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(yù)測(cè)的與氣候變化相關(guān)的杉木生長(zhǎng)的增加這一結(jié)果則可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
　　（5）建立的LST模型能夠作為森林經(jīng)營(yíng)單位的決策輔助工作，模型生成決策輸出矩陣允許使