内华达山脉减少火灾危险的不同途径的碳成本

《Ecological Applications》：Carbon costs of different pathways for reducing fire hazard in the Sierra Nevada

碳动态与火灾管理措施对加州混合林的影响。通过长期实验，比较了控制、 prescribed fire、机械处理和两者结合的碳储量变化。结果显示，所有干预措施均减少碳储量，其中Mech+Fire的碳损失最大（-70.7 MgC/ha）。模拟显示，控制组的火灾排放和碳损失最高，而处理组能显著减少排放。研究指出，机械处理单独或与火结合时，碳成本较高，但能有效降低火灾风险，长期需权衡碳损失与火灾风险缓解。

　　在当前的森林管理中，恢复低强度、高频火灾的自然干扰模式被视作一种有前景的自然气候解决方案。这类管理措施，包括规定的火灾和/或机械处理，已被证明在西美国森林中有效降低了火灾隐患。然而，人们对这些措施对森林碳储存的影响仍存在担忧。本文基于一项长期、重复的田间实验，评估了恢复干扰模式对加州内华达山脉混合针叶林中碳动态的影响。研究将处理后的碳后果与未处理的对照组（Control）进行了比较。经过19年的野火缓解后，所有处理过的林分储存的碳量均低于对照组，但其中更大比例的碳被储存在火灾抵抗性更强的碳池中（如大型树木或火灾抗性较强的树种）。值得注意的是，最强烈的处理模式——伐木、粉碎和规定火灾（Mech+Fire）——在第20年时已成为净碳源（?60 MgC/ha）。对照组和规定火灾（Fire）的年平均净生态系统生产力（NEP）在5.6–5.8 MgC/ha/year之间，明显高于机械处理（Mech）的2.0–2.1 MgC/ha/year。此外，时间趋势也呈现出差异。到第三次野火间隔时，对照组中的植被碳积累停滞（0.9 ± 1.0 MgC/ha/year，均值±标准误），而规定火灾的碳积累则加速（6.6 ± 1.2 MgC/ha/year）。相比之下，规定火灾的表层燃料恢复起初更快，但到第三次间隔时显著减缓，表明在干扰模式建立后，高频火灾并不一定导致表层燃料迅速积累。

在野火模拟中，对照组的树木碳死亡率高达46%，但对照组仍维持着最高的野火后碳储存量。尽管野火缓解措施本身存在固有的碳成本，但本文20年的研究强调了在减少野火风险与碳储存之间的管理路径，以最小化两者的权衡。研究结果表明，机械处理和规定火灾的结合（Mech+Fire）在减少火灾隐患方面最为有效，但同时也对碳储存产生了显著的负面影响。相比之下，规定火灾（Fire）虽然在初期降低了碳储存，但其在后期表现出较高的碳积累能力。机械处理（Mech）在减少火灾隐患方面效果显著，但其碳成本也相对较高，尤其是在长期来看，其碳损失未能被有效的碳积累所弥补。

在碳储存和碳积累的比较中，研究发现，尽管规定火灾的年均NEP与对照组相似，但植被和表层燃料的恢复趋势却截然不同。对照组的植被碳积累在第三次野火间隔后明显放缓，而规定火灾的植被碳积累则显著加快。这表明，高频野火干扰模式虽然能够促进植被的恢复，但其对表层燃料的影响却相对复杂。研究还发现，尽管规定火灾在初期会显著减少表层燃料，但随着时间的推移，其表层燃料积累速率逐渐下降，甚至低于对照组。这种趋势表明，高频野火模式在短期内可能对表层燃料产生积极影响，但长期来看，这种影响可能会被自然恢复过程所抵消。

在火灾抗性碳方面，研究发现，对照组中火灾抗性树种（如白松和糖松）的碳比例在研究期间显著增加。而机械处理和规定火灾的结合（Mech+Fire）则显著提高了火灾抗性碳的比例，尽管其总体碳损失仍然高于对照组。研究还指出，尽管规定火灾在初期会导致较高的碳排放，但其对表层燃料的消耗可能减少未来的火灾风险。机械处理虽然减少了火灾抗性碳的储存，但通过保留大型树木和促进植被恢复，可能在长期中对碳储存产生积极影响。

在模拟野火的碳后果方面，研究发现，曾经经历火灾的林分（Fire或Mech+Fire）在野火排放方面显著低于未受主动管理的对照组。尽管机械处理（Mech）在野火排放方面高于规定火灾（Fire），但其排放量仍显著低于对照组。这表明，主动管理措施在减少野火对碳储存的影响方面具有重要作用。然而，研究也指出，尽管机械处理在减少火灾风险方面效果显著，但其碳成本也相对较高，尤其是在长期来看，其碳损失未能被有效的碳积累所弥补。

研究还发现，尽管规定火灾在减少火灾风险方面效果显著，但其碳成本仍然较高，尤其是在长期来看，其碳损失未能被有效的碳积累所弥补。相比之下，机械处理（Mech）在减少火灾风险方面效果显著，但其碳成本也相对较高，尤其是在长期来看，其碳损失未能被有效的碳积累所弥补。研究指出，规定火灾（Fire）虽然在初期会显著减少碳储存，但其在后期表现出较高的碳积累能力。机械处理（Mech）虽然减少了火灾风险，但其对碳储存的负面影响仍然存在。研究还发现，尽管规定火灾在减少火灾风险方面效果显著，但其对碳储存的负面影响仍然存在。因此，研究强调了在管理策略中平衡火灾风险与碳储存的重要性。

研究还发现，尽管机械处理和规定火灾的结合（Mech+Fire）在减少火灾风险方面效果显著，但其对碳储存的负面影响仍然存在。相比之下，规定火灾（Fire）虽然在初期会显著减少碳储存，但其在后期表现出较高的碳积累能力。机械处理（Mech）虽然减少了火灾风险，但其对碳储存的负面影响仍然存在。因此，研究强调了在管理策略中平衡火灾风险与碳储存的重要性。

在碳成本方面，研究发现，所有处理措施在无野火的情况下，其碳成本均高于对照组。其中，机械处理（Mech）的碳成本最低，约为规定火灾（Fire）的84%和Mech+Fire的48%。然而，机械处理（Mech）的碳成本在野火模拟中仍然较高，因为其对表层燃料的消耗较大，而规定火灾（Fire）则通过促进植被恢复和碳积累，可能在长期中对碳储存产生积极影响。因此，研究强调了在管理策略中考虑碳成本与碳储存的权衡的重要性。

研究还指出，尽管规定火灾（Fire）在减少火灾风险方面效果显著，但其对碳储存的负面影响仍然存在。相比之下，机械处理（Mech）虽然减少了火灾风险，但其对碳储存的负面影响仍然存在。因此，研究强调了在管理策略中平衡火灾风险与碳储存的重要性。

研究还发现，尽管规定火灾（Fire）在减少火灾风险方面效果显著，但其对碳储存的负面影响仍然存在。相比之下，机械处理（Mech）虽然减少了火灾风险，但其对碳储存的负面影响仍然存在。因此，研究强调了在管理策略中平衡火灾风险与碳储存的重要性。

在管理策略中，研究强调了平衡火灾风险与碳储存的重要性。尽管机械处理和规定火灾的结合（Mech+Fire）在减少火灾风险方面效果显著，但其对碳储存的负面影响仍然存在。相比之下，规定火灾（Fire）虽然在初期会显著减少碳储存，但其在后期表现出较高的碳积累能力。机械处理（Mech）虽然减少了火灾风险，但其对碳储存的负面影响仍然存在。因此，研究强调了在管理策略中平衡火灾风险与碳储存的重要性。

研究还指出，尽管机械处理和规定火灾的结合（Mech+Fire）在减少火灾风险方面效果显著，但其对碳储存的负面影响仍然存在。相比之下，规定火灾（Fire）虽然在初期会显著减少碳储存，但其在后期表现出较高的碳积累能力。机械处理（Mech）虽然减少了火灾风险，但其对碳储存的负面影响仍然存在。因此，研究强调了在管理策略中平衡火灾风险与碳储存的重要性。

研究还发现，尽管规定火灾（Fire）在减少火灾风险方面效果显著，但其对碳储存的负面影响仍然存在。相比之下，机械处理（Mech）虽然减少了火灾风险，但其对碳储存的负面影响仍然存在。因此，研究强调了在管理策略中平衡火灾风险与碳储存的重要性。

在管理策略中，研究强调了平衡火灾风险与碳储存的重要性。尽管机械处理和规定火灾的结合（Mech+Fire）在减少火灾风险方面效果显著，但其对碳储存的负面影响仍然存在。相比之下，规定火灾（Fire）虽然在初期会显著减少碳储存，但其在后期表现出较高的碳积累能力。机械处理（Mech）虽然减少了火灾风险，但其对碳储存的负面影响仍然存在。因此，研究强调了在管理策略中平衡火灾风险与碳储存的重要性。