生态学杂志 ›› 2024, Vol. 43 ›› Issue (2): 395-406.doi: 10.13292/j.1000-4890.202402.039
闫明1,2,刘晓宇1,刘志萍1,刘青青1,奚为民3*
YAN Ming1,2, LIU Xiaoyu1, LIU Zhiping1, LIU Qingqing1, XI Weimin3*
摘要: 美国德克萨斯州在过去20年中经历了多次干旱,其中2011年特大干旱是有气象记录以来强度最大的一次。本研究利用美国森林清查(FIA, forest inventory and analysis)近20年(2001—2018年)4个完整周期的数据,研究了德克萨斯州东部的4个国家森林(national forest)中264个样地受干旱影响的林分碳损失,分析了大旱前后清查周期水平和年度水平上林分碳储量的时空变化。采用随机森林模型(random forests)解释并预测干旱(干旱强度、干旱长度)和林分因子(林分密度、树木基面积和林分年龄)对碳损失率的影响。结果表明:特大干旱导致森林的碳损失显著增加,且随着干旱强度的增加有上升趋势。其中旱后第9周期的干旱造成的碳损失明显增加(91.45 t),是旱前第8周期碳损失的2倍。在林地起源、胸径、树高和树木种组4个分类标准中,干旱期的碳损失随干旱程度的增加而均有所增加。相较于人工林(2.9%),天然林碳损失率较大(7.4%);胸径较小(2.54 cm≤胸径<12.7 cm)和树高较低(树高≤15 m)的树木碳损失率较大,分别为18.7%和7.9%;松树的碳损失率最小(5.1%),具有较强的耐旱性。在不同森林类型中,松树林受特大干旱影响较小,碳损失率最低(5.5%)。随机森林模型的结果显示,干旱强度(标准化降水蒸发指数,SPEI)对碳损失率的影响最大(相对重要性为9.2%)(P<0.01),干旱长度相对重要性为8.1%(P<0.05),林分密度、树木基面积和林分年龄的相对重要性分别为4.4%、3.0%和1.3%。相对于林分因子,干旱是碳损失率的主要驱动因素,当SPEI<-1.2时,碳损失率随干旱强度的增加而上升;当干旱长度<2.2或>11.0月时,碳损失率较大。本研究揭示了林分碳储量受干旱影响的动态变化及其驱动因素,为可持续碳林业经营规划和管理提供数据参考。