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人工林危机:近年连续极端干旱年份华北人工落叶松近乎生长停滞

已有 4543 次阅读 2020-12-10 19:51 |系统分类:论文交流

文献:Xianliang Zhang et al. High risk of growth cessation of planted larch under extreme drought. 2020 Environ. Res. Lett. https://doi.org/10.1088/1748-9326/abd214

        今年,我国提出力争在2060年实现碳中和,展现大国担当。许多人认为这跟自己没有什么关系,也不怎么关注。其实这跟每个人都利益攸关。有专家指出如果想在2060年实现碳中和,那么中国的碳排放尤其是煤和石油的使用量要下降一半以上。那么大家可以自己想想,你的生活里有多少是涉及这类的能源的(各种交通、生活设施正常运转,钢筋水泥也不是不消耗能源造出来的)。实现碳中和一方面是需要减少这类能源的使用,加强绿色能源的开发;另外一方面就是植树造林,吸收CO2。所以说植树造林在实现碳中和方面的意义是巨大的。

        如果单单将植树造林与碳中和联系在一起就有点小瞧植树造林的意义。在实现生态文明的进程中,森林将发挥无可比拟的作用。随着人们生活水平的提高,大家对美好环境的向往越来越强烈。而森林才是青山绿水的保障:没有青山肯定没有绿水。有了稳定的人工森林,就有绿水青山,绿水青山就是金山银山。

        以上大致介绍了一下人工森林的作用,然而可惜的是我国森林的造林潜力已经很小了,容易造林的地区基本都已经造林。人工森林由于结构单一,比较脆弱,如何保护好这些森林是我们的一项重要任务。为了研究我国人工森林稳定性,我们选择了华北地区的华北落叶松林作为我们的研究对象。

        华北地区是我国主要的人口分布区,在长期的人类活动中,曾经茂密的森林大部分被破坏。近年来在很多地区都栽植大量的人工林。华北落叶松是华北地区最主要的造林树种(图1)。山西、河北和内蒙古分布着很大面积的华北落叶松纯林。因此,华北落叶松林在华北地区是面积最大的人工森林类型之一。

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图1.内蒙古,山西和河北的华北落叶松林。目前虽显示生长良好,但由树木年轮揭示出很大的生长危机。

 

        近年来,气候变暖导致干旱的强度和频度都显著增加。在1987-2017年的30年间,近15年的严重干旱年份在干旱区就能占1/3,尤其是连续严重干旱的年份可达4-5年。严重的连续干旱对树木生长造成极大的影响。在干旱的内蒙和山西北部地区,原本干旱的地区变得更加干旱。极端干旱会显著改变华北落叶松树木的生长状态(图2)。很多已有的研究指出,干旱导致长期的生长下降会导致树木的死亡,从而造成森林分布的变动。因此,在造林和森林经营活动中,必须考虑干旱对树木生长的影响,采取合理的措施以保护森林。

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图2. 干旱程度达到干旱后,开始对树木生长造成影响,越干旱,生长下降越厉害。

 

        为了研究华北地区极端干旱对主要造林树种华北落叶松的影响,我们在山西、河北和内蒙古三个省份进行了大量的采样。我们的研究结果发现,在极端干旱的情况下,华北落叶松的生长呈现明显下降。在极度干旱年份,华北落叶松的生长几乎停滞。同时,华北落叶松林整体上对干旱的抵抗力比较弱,随着干旱程度的增加,对干旱的抵抗力出现明显下降,而干旱后的恢复能力则出现明显上升(图3)。这说明华北落叶松容易遭受极端干旱的影响,而由于树木都处于中幼龄,树木的活力较强,因此遭受干旱后的恢复能力强。然而这种强恢复能力还能维持多久还是一个问题。

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图3. 越干旱,抗性越弱,恢复能力越强。Rt:抵抗力;Rc: 恢复力;Rs: 生态弹性

 

       为了分析未来该区域华北落叶松的可能分布变动,我们基于全球气候模式模拟的未来气候变化计算了未来该区域的干旱程度的变化,我们发现未来华北地区干旱程度继续呈现增强的趋势,因此在内蒙的西北部和山西北部的干旱区域可能会不适宜华北落叶松的生存(图4)。在这些区域加强森林抚育措施或者采取混种模式营造混交林可能是维持该地区森林的重要方式。

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图4. 深蓝色的点为未来遭受极端干旱更严重的点,华北落叶松在这些样点中可能会死亡,而分布逐渐转移到橙色的点。


该研究结果对了解我国华北地区人工落叶松林对干旱的抗性和如何采取适当的措施保护人工落叶松林具有重要意义。



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