气候变化和森林管理对川西高山森林植被固碳速率和潜力的影响研究

Climate change influences significantly forest carbon stocks in western Sichuan located on the eastern edge of the Tibetan Plateau, by altering forest species composition and increasing forest productivity. Because of serious harvesting and massive artificial regeneration and prohibition against logging in recent decades, forests in this area are currently on the status of simple species composition, unreasonable forest structure and relatively low productivity. However, we do not understand how forest management practices change aboveground carbon sequestration rate and potential in this region under climate change, and it is worth further discussing how to design reasonable forest management practices to optimize forest structure and increase carbon sequestration capacity. Therefore, this proposal intends to investigate three key research questions that integrate field data collection, model simulations, and spatial statistic, 1) forecast aboveground carbon sequestration rate and potential under climate warming at landscape scale, 2) effects of current forest management practices on aboveground carbon sequestration rate and potential under climate warming, and 3) effects of climate change and forest management strategies on aboveground carbon sequestration rate and potential. This study clarifies the mechanism of temporal and spatial pattern of forest carbon dynamics and carbon sequestration under climate change and its interaction with human activities such as harvesting and planting in western Sichuan. The project will provide scientific references for assessing accurately the carbon sink function of forest ecosystem and designing a sustainable forest management strategy in this region.

气候变化通过改变森林树种组成和提高森林生产力，显著影响位于青藏高原东缘的川西高山森林碳库。受陆续近几十年来高强度砍伐、大量人工更新以及完全禁伐措施等影响，该地区森林目前面临着树种组成单一、林层结构不合理和生产力低下等问题。在气候变暖背景下现行森林管理方案如何改变该地区森林植被固碳速率和潜力，以及如何设计合理的森林管理方案优化森林结构和提高碳汇能力以适应气候变暖对森林结构和功能的影响，值得深入探讨。因此，本项目拟采用野外调查、森林景观模型模拟和空间统计相结合的方法，预估未来气候变化与森林管理多情景下川西高山森林植被碳库动态及固碳速率，量化气候变化和森林管理对该地区森林固碳速率和潜力的影响。本研究阐明川西高山森林在气候变化下的植被碳库和固碳速率动态时空规律及其与采伐、造林等人为活动影响交互作用的机制，对准确评估该地区森林生态系统碳汇功能和制定合理的长期森林管理方案提供科学依据。

川西高山森林地处青藏高原东缘，该地区森林生态系统对于维系我国生态安全格局、构筑长江黄河上游生态屏障具有重要意义，也是全球气候变暖敏感和外在干扰显著的地带。同时，受陆续近几十年来高强度砍伐、大量人工更新以及完全禁伐措施等影响，该地区森林目前面临着树种组成单一、林层结构不合理和生产力低下等问题。然而，该地区在景观尺度上如何响应未来气候变化以及应对气候变化现行森林管理方案的适应性尚不明确。本研究即以此为出发点，基于历史数据资料、野外调查、森林景观模型模拟和空间统计相结合的方法，选择地处川西岷江上游地区的茂县森林生态系统为研究区，量化了研究区森林生态系统碳储量和固碳速率时空动态变化，评估了当前气候条件下现行森林管理方案对森林碳储量和固碳速率的影响，以及气候变暖条件下现行森林管理措施的可持续性；其次通过设计不同森林管理方案，对比分析了气候变暖和森林管理方案下森林碳储量和固碳速率时空变化，探讨了能够应对气候变暖提高森林生态系统碳储量和固碳速率的森林管理方案。重要结果包括气候变暖较为显著地影响研究区森林碳储量和固碳速率，使得森林生态系统在未来某一段时期由碳汇变成碳源，特别是对于地处海拔较高的亚高山针叶林其碳储量和固碳速率受气候变暖影响最为明显；未来森林管理方案在不同气候情景下对景观尺度森林碳储量和固碳速率的影响差异较为明显；针对不同气候情景，需要设计不同的森林管理方案以提高未来森林碳储量和固碳速率。本研究在景观尺度上对川西高山森林植被演变及碳动态进行定量预测，明确了未来气候变暖条件下川西高山森林生态系统碳储量和固碳速率动态变化规律和森林管理方案实施效果，为川西乃至西南高山林区森林生态系统适应气候变化和森林管理、提升和优化森林结构和固碳能力提供科学参考。..