气候变暖与土壤干旱加剧美国俄勒冈州西部成熟花旗松林的树木死亡率

针对气候变化背景下北美西海岸花旗松林衰退问题，美国研究人员通过20余年定位监测，首次量化了土壤水分亏缺(HAW)、气温升高与蒸汽压亏缺(VPD)对树木死亡的协同效应，揭示中海拔(～600 m)林分对小径级树木的竞争-气候耦合致死机制，为预测地中海气候区森林响应提供关键参数。

　　

在全球气候变暖的背景下，森林生态系统正面临前所未有的生存压力。美国西北部太平洋沿岸(PNW)作为全球重要的碳汇区，其标志性树种花旗松(Pseudotsuga menziesii, PSME)林分近年出现异常死亡现象。这片被海岸山脉和喀斯喀特山脉环抱的湿润森林，传统上被认为能抵御干旱威胁，但持续22年的"千禧年大旱"(2000-2021)打破了这种认知——这场被年轮气候学证实为800年来最严重的干旱事件，叠加夏季气温升高2°C的变暖趋势，正在改写该地区森林动态规律。

为破解这一生态谜题，来自美国林务局等机构的研究团队在《Agricultural and Forest Meteorology》发表重要成果。研究团队选取俄勒冈州西部5个典型花旗松林分（树龄125-500年），建立从海岸到喀斯喀特山脉的海拔梯度观测网络，整合1935年以来的历史监测数据与1990年代启动的土壤水分连续监测系统。通过logistic回归模型分析20,000余株树木的生存状态，首次在湿润森林中建立了气候-死亡率定量关系模型。

关键技术包括：1) 跨世纪树木年轮宽度序列重建历史气候；2) 原位土壤水分监测系统(HAW)量化水分胁迫；3) 冠层分级法(dominant/co-dominant/intermediate/suppressed)解析竞争格局；4) 蒸汽压亏缺(VPD)模型计算大气干旱压力。

【Study sites】
研究证实中海拔(～600 m)林分成为气候敏感区，该区域夏季土壤有效水分下降40%，伴随VPD上升1.5 kPa，形成"干热双重胁迫"。

【Results】
小径级树木(DBH<30 cm)在中间层和受压层的年死亡率达1.2%，是优势木的3倍。昆虫爆发与持续干旱存在显著滞后效应，大径级花旗松常在干旱3-5年后爆发虫害死亡。

【Discussion】
研究突破性地发现湿润森林存在"竞争-气候耦合致死"机制：当土壤有效水分(HAW)低于临界值0.15 m³
/m³
时，林分密度每增加100株/ha会使小树死亡风险提升27%。海岸雾减少加剧了这一过程，使传统认为的"水分缓冲区"失效。

【Conclusion】
该研究建立了PNW地区首套树木死亡气候响应模型，预测到2050年中海拔林分可能转变为非森林生态系统。Steven P. Cline团队提出的"土壤干旱累积效应"理论，为理解地中海气候区(夏季降水<11%)森林衰退提供了新范式，其构建的VPD-HAW死亡阈值体系已被纳入美国西部森林适应性管理方案。值得注意的是，研究揭示的昆虫-干旱滞后效应机制，对全球同类森林的病虫害预警具有重要参考价值。