特大干旱后美国德克萨斯州东部国家森林碳动态及其驱动因素

作者：闫明; 刘晓宇; 刘志萍; **青; 奚为民^*

来源：生态学杂志, 2023, 1-16.

• 碳储量
• 干旱
• 碳损失
• 国家森林
• 德克萨斯州

美国德克萨斯州在过去20年中经历了多次严重干旱，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。本研究通过揭示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。

• 单位
  山西师范大学; 山西师范大学现代文理学院; 生命科学学院