极端干旱对森林树木死亡及其引起的碳损失的影响--以美国德克萨斯州东部森林为例.pdfVIP

极端干旱对森林树木死亡及其引起的碳损失的影响—以美

国德克萨斯州东部森林为例

中文摘要

严重干旱和飓风、火灾、虫灾等干扰影响树木的存活，降低森林植被生产

力，削弱森林生态系统的固碳能力，造成森林碳损失。本文利用美国农业部林

务局森林清查与分析（FIA,TheForestInventoryandAnalysis）计划的数据，以

美国德克萨斯州东部森林1798个连续调查的样地为研究对象，对干旱引起树木

死亡造成的碳损失的时空差异及其对碳损失影响的复杂性进行了探析。使用主

成分分析方法（PCA）探讨林木密度、林木基底面积以及旱象强度、旱象持续

时间、林龄、调查样地的时间间隔对样地树木碳损失的影响。利用FIA四次清

查周期中森林209754棵树木碳储量的动态变化，分析了其在2011年严重干旱

前后周期水平和年度水平上各死因引起的树木碳损失的变化。综合分析不同树

木种组、林地起源、胸径、树高、纬度、海拔、地理区域和生态区八个标准下

树木碳损失差异的原因。

主要结论如下：德州东部森林在2001—2019年间的四次森林清查第7、8、

9和第10周期的总碳储量分别为5235.09t、5652.77t、5770.98t和6055.96t。

其中，在干旱期第9周期中死树碳储量明显增加，碳损失量为359.16t，是7—

8周期（166.81t）碳损失量的2.15倍，表现出由于干旱导致的森林碳损失的增

加。在干旱期，松属树木的碳损失率最小（4.74%），具有较强的耐旱性；胸径

12.7cm（17.62%）和树高≤5m（27.49%）树木的碳损失率最大，反而较大树

木的碳损失率较小；较人工林（3.25%）而言，天然林树木的碳损失率较大

（7.32%）；低纬度（8.35%）和低海拔（7.65%）的树木的碳损失率较高；西海

湾平原生态区树木的碳损失率最大（18.09%）；东德州西南部树木的碳损失率在

干旱期也达到最大(8.74%)。干旱是造成碳损失增大的主要原因，其中，干旱强

度和干旱长度对树木碳损失的影响基本相当。各死因引起的树木碳损失结果显

示，火灾和天气原因引起的树木碳损失的变化率（514.7%、231.4%）远大于竞

争引起的碳损失变化率（53.1%）。

I

此外，受干扰事件的影响加重了火灾、疾病（44.1%）及林地清理（58.4%）

引起的树木碳损失的变化率，导致在旱后9—10周期中森林的碳损失依然保持

较高的水平，出现了碳损失滞后效应。主成分分析表明，在干旱期，竞争因素

对树木碳损失的影响较小，而干旱长度和干旱强度对其影响较大，主要表现为

干旱长度与主成分分析项有较大的正载荷，干旱强度有较大的负载荷。总体来

说，气候干旱因子和林分竞争因子导致了德州东部森林树木死亡率的增加和碳

储量的变化，了解不同干扰下森林碳损失的时空差异对森林的可持续经营管理

具有重要的意义。

关键词：碳储量；干旱；碳损失；森林；德克萨斯州东部

II

TheImpactofExtremeDroughtonForestTreeDeathand

ItsCarbonLoss:ACaseStudyofEasternTexasForestin

theUnitedStates

ABSTRACT

Severedroughtsandotherdisturbances(hurricanes,fires,pests,etc.)affecttree

survival,reduceforestvegetationproductivity,weakenthecarbonsequestration

capacityofforestecosystems,andcauseforestcarbonloss.UsingdatafromThe

ForestInventoryandAnalysisoftheUSDAForestService(FIA),thispaperstudies

thespatialandtempor