戴爾阜團隊探索森林對氣候變化的響應差異

　　 全球氣候變暖對陸地生態系統尤其是森林生態系統有著重要的影響，氣溫升高、輻射強迫的增強將顯著改變森林生態系統的結構和功能。

　　近年來，中科院地理科學與資源研究所研究員戴爾阜團隊模擬了2010-2100年江西省泰和縣森林分布及森林地上生物量變化，以探究樹種、森林類型和森林景觀對未來氣候變化的響應差異，研究成果發表在國際頂級刊物《全球變化生態學》。

　　選擇典型區域

　　南方紅壤丘陵區作為我國森林尤其是人工林的重要組成部分，對氣候變化的響應日益強烈。

　　戴爾阜團隊的野外調查區域選擇了我國江西省贛江流域中上游，該區域是我國南方森林分布的典型區域，樣地調查選擇了以人工林為主的泰和縣、興國縣，和以原始林為主的井岡山、九連山自然保護區。

　　他告訴《中國科學報》記者：“在經過流域的整體調查后，我們綜合考慮了各區域自然地理條件，最終選擇了泰和縣作為南方森林分布的典型區域，開展氣候變化對森林景觀的影響研究。”

　　依托中科院千煙洲生態試驗站，團隊的野外調查工作耗時近一個月，主要包括兩個方面：一是對林業、土地利用以及氣候資料的搜集工作，主要包括林業小班圖、國家林業調查基礎數據以及各縣氣象站及氣象點的歷史氣候數據；二是對研究區土壤及植物樣方的調查工作。

　　設計控制情景

　　氣候變化情景是建立在一系列科學假設的基礎上，并對未來氣候狀態的一個合理描述，是人們根據未來可能出現的社會經濟發展狀況制定的溫室氣體排放情景，是對未來溫室氣體和氣溶膠濃度進行的一個量化表達。

　　戴爾阜指出：“為了探究我國南方森林對未來氣候變化的響應機制，降低未來氣候變化可能帶來的損失，有必要模擬與預測不同樹種、不同森林類型在不同氣候變化情景下森林分布及森林地上生物量的變化。”

　　團隊采用了最新的3種典型濃度排放路徑氣候情景預估數據（RCP2.6、RCP4.5以及RCP8.5）。戴爾阜解釋，RCP8.5代表假定人口最多、技術革新率不高、能源改善緩慢，所以收入增長慢，從而導致長時間高能源需求及高溫室氣體排放，到2100年輻射強迫上升至8.5瓦／平方米，以此類推，4.5和2.6分別代表了到2100年的輻射強迫。這里的輻射強迫是能改變輻射能量平衡，引起氣候變化的物理因子，其中最重要的就是引起溫室氣體濃度的變化。

　　目前，上述氣候情景被廣泛應用于聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第五次評估報告，我國第三次氣候變化國家評估報告以及全球范圍內氣候變化科學研究當中，是當前及未來一段時期內氣候變化影響與響應研究的焦點。

　　此外，戴爾阜團隊還設計了一個控制情景，即保持當前氣候狀態不變，來對比未來氣候變化對森林的影響差異。團隊應用生態系統過程模型PnET-II和森林景觀動態模型LANDIS-II模擬了2010-2100年江西省泰和縣森林分布及森林地上生物量變化。

　　其中，PnET-II是一個模擬森林生態系統中碳、水動態過程的生態模型，通過參數化可以模擬不同樹種生產力對氣候變化的響應差異；LANDIS-II是一個能夠模擬森林動態的空間直觀模型，可以直接空間表達不同氣候變化下森林的演替、干擾及相互作用過程。

　　這些方法已經被廣泛應用在全球的森林景觀動態研究當中，并取得了一系列突出的研究進展。

　　探究氣候影響

　　戴爾阜團隊去除了非氣候變化因素對森林的影響，提出了合理的假設，即僅考慮在氣候變化下森林景觀的動態變化。

　　他們通過一系列樹種生理生態參數值的率定來模擬氣候變化情景下不同樹種的生長、種子傳播、樹種建立等一系列生態演替過程，從樹種到森林類型再到森林景觀，以不同研究尺度來探究泰和縣森林結構的空間變化。

　　戴爾阜說：“其中，LANDIS-II模型結果可以輸出某個時間不同樹種的空間分布圖，基于模擬模型的結果，我們可以直觀地得到在沒有人類干擾的情況下，氣候變化將顯著影響泰和縣森林空間分布格局，其中常綠闊葉林面積將逐漸增大，在未來演替過程中將侵占人工杉木林。”

　　同時，在未來氣候情景下森林地上生物量呈現先增加后降低的變化趨勢，到2100年森林總地上生物量在RCP4.5情景下達到最高值，表明該情景下的氣候條件可能更有益于該區域樹種的生長與建立。

　　盡管森林地上生物量的空間格局在各個氣候情景下較為一致，但不同樹種、不同森林類型之間在總量上仍存在較大差異。

　　團隊的研究闡明了從樹種－森林類型－森林景觀不同研究尺度對未來氣候變化的響應差異，并提出了適應于該區域的應對未來氣候變化的森林管理方式建議。

　　在未來的研究中，戴爾阜團隊將會綜合考慮人類活動的干擾，如土地利用、森林管理等人類活動對森林生態系統的結構和功能的影響，從而更加全面而綜合地研究森林景觀的動態變化。

　　他表示：“在區域上，我們將會選擇我國不同森林類型的典型分布區或森林類型的過渡區，繼續探究過去及未來氣候變化可能帶來的影響。”