干旱驱动的云杉八齿小蠹爆发新机制：中欧森林大规模转型的警示

针对气候变化下干旱日益成为云杉八齿小蠹(Ips typographus)爆发主要诱因的问题，研究团队通过整合iLand模型与VPD(蒸汽压亏缺)阈值机制，模拟了中欧森林景观尺度上风灾与干旱复合干扰的动态。结果表明，干旱触发型爆发导致挪威云杉(Picea abies)持续衰退，森林蓄积量显著降低，揭示了传统风灾主导干扰机制的失效风险，为应对气候驱动的森林扰动提供了关键理论框架。

　　

近年来，中欧森林正经历着前所未有的生态危机——云杉八齿小蠹(Ips typographus)的大规模爆发导致挪威云杉(Picea abies)成片死亡。传统认知中，这类爆发主要由风灾引发的倒木提供繁殖基质驱动，但2018年后持续干旱触发的独立爆发事件彻底改变了这一模式。这种新型干扰机制与气候变暖背景下日益频繁的极端干旱事件密切相关，可能引发森林生态系统的级联反应，威胁木材生产、碳储存等关键生态服务功能。然而，现有模型未能充分体现干旱作为爆发独立诱因的作用，导致对未来扰动规模的预测存在严重偏差。

针对这一科学空白，捷克生命科学大学联合慕尼黑工业大学的研究团队在《Landscape Ecology》发表重要成果。研究创新性地将蒸汽压亏缺(VPD)阈值机制整合至森林景观模型iLand中，首次实现了风灾与干旱双驱动爆发的动态模拟。通过分析捷克4.1万公顷森林的长期观测数据与遥感扰动图谱，团队发现：当6-7月加权VPD_jj超过0.84 kPa临界值时，干旱可直接触发爆发，且其影响范围可达风灾触发爆发的1.36倍。这种复合干扰导致研究区云杉蓄积量到2100年将减少91.7%，远高于仅考虑风灾情景的43.1%损失。

研究采用三项关键技术方法：(1)基于VPD_jj的S型函数转换，建立干旱-爆发概率关系；(2)多气候模型集合(RCP4.5/RCP8.5)驱动iLand模拟；(3)利用森林经营档案与遥感数据双重验证。

【模型开发与验证】
通过构建爆发气候乘数(OCM)算法，研究将VPD_jj转化为虫害发生概率。模型成功复现了2018-2021年观测到的爆发动态(R²=0.86)，而传统风灾触发模型严重低估了实际损害量(R²=0.72)。敏感性分析显示VPD阈值参数b对结果影响最大。

【未来干旱事件格局】
气候预测表明，RCP8.5情景下2071-2100年VPD_jj超过临界值的年份比例达46%(RCP4.5为19%)，且事件发生概率从2020年的10%升至2100年的50%。

【复合干扰动态】
干旱触发机制使虫害与风灾的时空耦合度降低40%。模拟2070年强风事件显示，复合干扰情景下的后续虫害规模比单一风灾情景减少62%，印证了干扰机制的范式转变。

【生态影响】
复合干扰导致云杉优势度指数从57.7%骤降至5%以下，欧洲山毛榉(Fagus sylvatica)和欧洲赤松(Pinus sylvestris)成为优势种。尽管CO₂施肥效应维持了总蓄积量，但碳储存功能仍下降28%。

这项研究首次量化了干旱触发型虫害爆发的景观级影响，揭示了中欧森林面临的三重威胁：气候干旱化直接削弱树木抗性、延长害虫发生期、并创造独立爆发条件。成果为修订森林可持续经营策略提供了科学依据，强调需建立基于VPD指标的早期预警系统。作者Agnish Kumar Das指出，当前模型仍存在爆发持续时间预测偏差等问题，未来需结合树木生理压力累积机制加以完善。该研究框架可扩展至其他气候敏感型害虫的模拟，为全球变化下的生态系统风险评估树立了新范式。