林火和采伐是北方森林主要的干擾，不僅能夠在短時(shí)間內(nèi)造成森林碳庫的重大損失，還會打斷森林演替進(jìn)程、改變林分結(jié)構(gòu)和功能，在長時(shí)間尺度上影響森林生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力。受氣候變化的影響，林火等干擾強(qiáng)度和頻率增加，將會加劇北方森林碳損失，有可能導(dǎo)致北方森林由現(xiàn)在的碳匯轉(zhuǎn)變?yōu)樘荚础Ｒ虼耍u價(jià)林火和采伐對北方森林碳儲量的長期影響，對深入理解自然干擾和人類活動對森林碳儲量的影響機(jī)制， 制定合理的采伐與林火管理政策具有重要意義。然而，目前大部分樣點(diǎn)研究都是在相對較短的時(shí)間尺度上進(jìn)行的，既不能體現(xiàn)干擾隨機(jī)性，也難以完全反映森林植被長期恢復(fù)過程。雖然空間替代時(shí)間的調(diào)查方法在一定程度上可以克服這種限制，但樣點(diǎn)調(diào)查方法沒有考慮反復(fù)林火和采伐的影響，在林火高發(fā)或反復(fù)進(jìn)行采伐的地區(qū)可能會低估這些干擾對森林碳儲量的長期影響。
中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所景觀過程組研究團(tuán)隊(duì)與美國地質(zhì)調(diào)查局研究人員合作，構(gòu)建了一個(gè)模型耦合框架，利用森林景觀模型LANDIS PRO和森林生態(tài)系統(tǒng)模型LINKAGES v2.2模擬林火、采伐及其交互作用下大興安嶺森林碳儲量動態(tài)變化，量化林火和采伐對森林碳儲量的長期影響。結(jié)果表明，長期反復(fù)的林火和采伐會顯著降低大興安嶺森林碳儲量。在景觀水平上，林火和采伐對森林碳儲量的長期影響大于其短期影響。林火和采伐對大興安嶺森林碳儲量影響幅度取決于這些干擾的強(qiáng)度。本研究表明，在景觀水平上適度采伐能夠以降低部分森林碳儲量為代價(jià)，減少重度火燒導(dǎo)致的碳損失。這意味著在林火多發(fā)地區(qū)，適度采伐可以作為一種管理方法來降低災(zāi)難性林火的碳損失。
以上研究結(jié)果以Long-term effects of fire and harvest on carbon stocks of boreal forests in northeastern China為題發(fā)表于Annals of Forest Science上。助理研究員黃超為第一作者，梁宇副研究員和賀紅士教授為通訊作者。本研究得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和美國國家項(xiàng)目生物碳封存評價(jià)等項(xiàng)目的資助。
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圖1. 森林景觀模型和森林生態(tài)系統(tǒng)模型的耦合框架
圖2. 林火和采伐對大興安嶺森林地上碳儲量的影響
圖3. 林火和采伐對大興安嶺森林土壤有機(jī)碳儲量的影響
