气候变化驱动下中国优势树种分布格局演变与生态适应策略研究

本研究针对全球气候变化背景下森林生态系统响应机制这一关键科学问题，基于最大熵模型（MaxEnt）和GIS技术，系统评估了SSP1-2.6至SSP5-8.5四种气候情景下中国10种优势树种（5种针叶树和5种阔叶树）的潜在适生区动态变化。研究发现针叶树种分布主要受温度因子（bio_10/bio_11）调控，而阔叶树种受降水因子（bio_12/bio_14）主导，预测显示油松（Pinus tabuliformis）和刺槐（Robinia pseudoacacia）适生区将分别扩大46.18×104 km2和64.35×104 km2，而云杉（Picea asperata）等4个物种将面临栖息地丧失风险，该成果为制定气候变化适应性的林业保护策略提供了科学依据。

　　

随着全球气温较工业革命前已上升0.89°C（IPCC 2021），气候变化正在重塑地球生态格局。森林作为陆地生态系统的主体，其树种分布对气候因子的响应机制直接关系到生物多样性保护和生态安全。然而，现有研究多聚焦单一树种或有限气候情景，缺乏对中国优势树种系统性评估，特别是针叶与阔叶树种对环境因子响应的差异化机制尚不明确。更关键的是，CMIP6框架下多时期（2041-2100）的连续预测数据尚未充分应用于树种分布研究，这限制了林业应对气候变化的战略制定。

西安科技大学测绘科学与技术学院联合长安大学等机构的研究团队在《Journal of Plant Ecology》发表的重要成果，首次基于中国第九次森林资源连续清查（2014-2018）的8734个样点数据，整合19个生物气候变量和土壤地形因子，采用MaxEnt模型模拟了10个优势树种在当前及未来三个时期（2041-2060、2061-2080、2081-2100）四种SSP情景下的分布格局。研究发现针叶树种如云杉（P. asperata）的分布主要受最暖季均温（bio_10，贡献率36.7%）和坡度（7°-34°）调控，而阔叶树种如樟树（C. officinarum）则受最干月降水（bio_14，52.4%）显著影响。通过构建物种环境响应曲线，首次量化了各树种的最适生态阈值，如油松（P. tabuliformis）在最冷季均温-7.4~0.5°C时生存概率最高。

研究采用的技术路线具有三大创新：首先运用Jackknife法和VIF<10的标准从30个环境变量中筛选关键驱动因子；其次通过10折交叉验证确保模型可靠性（平均AUC=0.919）；最后采用Jenks自然断点法将适生区划分为高（P>0.5）、中（0.3-0.5）、低（0.1-0.3）三级，实现空间异质性的精准刻画。

研究结果揭示出显著的物种特异性响应模式。在分布格局方面，云杉当前适生区集中在东北、西北及西南部分区域（图3a），但在SSP5-8.5情景下2081-2100年其高适生区将减少13.31×10⁴ km²（图9a），东北种群面临局部灭绝风险。与之形成鲜明对比的是，刺槐（R. pseudoacacia）表现出极强的气候适应性，其适生区向三北防护林带（河北、天津等）显著扩张（图7i），在SSP5-8.5情景下总面积增长达64.35×10⁴ km²（图10）。白桦（B. platyphylla）则呈现"西南收缩-东北破碎化"的双重危机，在SSP5-8.5情景下云南、贵州等地的适生区将完全消失（图6h）。

讨论部分深入剖析了生态机制。针叶树种对温度的敏感性源于其生理特性——云杉（P. asperata）作为典型耐寒树种，当最暖季温度超过14.8°C（表3）时会破坏其光合-呼吸平衡（Allen et al. 2010）。而阔叶树种如水青冈（B. platyphylla）对降水（年降水435-759mm）的依赖则与其阔叶形态的蒸腾耗水特性相关（Brodribb et al. 2010）。研究特别指出，土地利用类型（lucc）通过改变种子传播距离，显著影响落叶松（L. gmelinii）等树种的定居成功率。

该研究的科学价值体现在三个方面：首次建立中国优势树种多时期-多情景的分布预测框架；揭示针阔叶树种对气候因子响应的 divergent（分化）机制；提出"基于物种特异性响应"的林业适应策略——如对云杉等脆弱物种需实施辅助迁移，而刺槐等适应性强物种可作为生态恢复先锋树种。这些发现为《中国林业应对气候变化行动方案》的修订提供了直接的科学支撑，也为全球气候变化下的森林适应性管理贡献了中国案例。