近日,四川师范大学西南土地资源评价与监测教育部重点实验室李婷副研究员与西悉尼大学David Tissue教授、麦考瑞大学Ian Wright教授,中科院山地所王小丹教授,中科院成都生物所罗鹏教授合作,利用有向无环结构方程模型,揭示了青藏高原森林demography rate(人口统计率)的变化过程。研究团队对1979年至2017年间,青藏高原东部1399个永久性森林样地中的103,773棵树木进行了详细研究,涉及125个物种。研究成果揭示了气候、功能性状和森林结构对森林demography rate的影响机制。
图 1 1979 年至 2017 年人口特性之间的关系(LME 模型),树种和地块被视为随机因素。直线和阴影区域分别代表 LME 模型的估计斜率和 95% 置信区间。
研究发现,林分年龄、树木密度和木材密度(WD)对demographic rates(人口统计率)具有强烈的负面影响。此外,气候因素和叶功能性状通过树木密度和比叶面积(SLA)间接影响生长率(GR)和招募率(RR)。在温度较高的地区,树木周转(招募和死亡)速度较快,这些地方的物种往往被具有更高SLA的物种所取代。此外,demographic rates与功能性状之间的关系受区域气候和森林结构的调节。在树木密度较高的地点,GR-SLA关系变得更加负面。在寒冷的地区,WD对RR没有影响,但在较温暖的地区以及树木密度较高的情况下,这种关系变得越来越负面。
考虑到气候、功能性状和森林结构对人口统计率的综合影响,我们可以通过干预森林年龄和每公顷树木密度,选择具有适当功能性状的物种,并重建森林群落的物种组成,从而有效实现不同的森林管理目标。由于温暖地点的个体周转速度较快(RR和MR较高),当管理目标是最大化森林生产力(如木材林)时,应优先增强高SLA、Nmass和Pmass物种的生长。而当目标是促进森林稳定性时,在寒冷地点应优先增强高WD物种的生长和RR。研究表明,高WD物种在寒冷地点具有更高的招募率,并且在寒冷地方具有更低的死亡率,更具抵抗力。
图 2 分断 SEM 显示了多种功能性状、气候和森林结构因子对森林生长/更新/死亡的耦合影响
此外,树木密度对RR和GR的负面影响表明,当树木密度较高时,需要考虑叶片大小等特征的资源利用互补性。例如,高LA群落具有高树木密度和密集的树冠,这会降低森林的GR和RR。如果森林生产和生态稳定性都是管理目标,通过间伐具有较高LA的物种并种植具有较高WD的物种,可以实现群落资源利用的互补性并维持森林生态稳定性,从而平衡生殖和长寿之间的权衡。该研究不仅揭示了青藏高原森林demography rate变化的过程,还为不同管理目标下的森林生产与生态稳定提出了相应的管理措施,具有重要的实践指导意义。
该研究受四川省科技厅自然科学基金(No.2023NSFSC1189),国家自然科学基金青年基金(No.42301110),第二次青藏高原科考(No.2019QZKK0404),澳大利亚研究理事会(ARC自然与农业植物成功研究中心(No.CE200100015)资助,以题为 “Forest demography depends on stand structure, functional traits, and climate in the eastern region of the Qinghai-Tibet Plateau”发表在Agricultural and Forest Meteorology, 文章链接https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168192324002582?dgcid=author
撰稿:李婷
审核:杨存建
【编辑:管理员】
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