采伐遗留效应与气候变化对森林结构与生物量的跨世纪交互影响

本研究通过过程模型ED2模拟美国中西部硬木林管理策略，揭示采伐遗留效应在25年内能显著增强森林对气候胁迫的抗性（如择伐策略实现零生物量损失），但世纪末气候变暖主导差异（RCP8.5下损失事件翻倍）。成果为温带落叶林可持续管理提供理论依据，发表于《Journal of Environmental Management》。

　　

随着全球气候变化加剧，森林正面临前所未有的胁迫——干旱热浪频发导致树木死亡率上升，而人类采伐活动遗留的结构改变可能成为缓解危机的关键。美国中西部硬木林作为重要碳汇，其管理策略如何与气候变暖交互影响长期生态稳定性？威斯康星大学团队通过改进的生态系统人口模型(ED₂)，首次量化了采伐遗留效应与气候情景(RCP4.5/RCP8.5)对森林结构的跨世纪影响。

研究采用14个CMIP5降尺度气候模型，模拟四种采伐方案（包括对照、择伐等）在200年内的响应。关键技术包括：1) 过程模型ED₂的林业子模块优化；2) 基于直径分布的结构参数分析（如SD of DBH）；3) 气候异常事件与生物量损失的时序关联检测。

模型实验设计
通过ED₂模拟发现，采伐后立即形成差异化结构：择伐(Shelterwood)显著降低树木密度（-38%）但增大平均胸径(+22%），这种结构在25年内保持稳定。

森林结构与气候的交互
中期（~2050年）择伐区实现零生物量损失，而对照区损失达5次。但到2100年，RCP8.5下所有方案损失频率激增（3-10倍），结构差异消失，表明气候主导效应超越管理遗留。

抗性机制解析
生物量损失前两年均出现降水骤降（p<0.01），但不同遗留背景下的损失前结构特征各异：择伐区损失前冠层开阔度较高，暗示水分竞争缓解作用。

这项研究颠覆了传统认知——管理遗留的防护窗口仅持续25年，世纪末需转向气候适应策略。成果为温带林制定"时间差异化"管理方案提供依据：短期内可通过择伐增强抗性，长期则需针对RCP8.5开发新型干预措施。论文同时揭示结构参数（如SD of DBH）作为早期预警指标的潜力，推动森林动态模型的精准化发展。