摘要: 近些年来，在全球气候变化的大背景下，森林生态系统在应对气候变化时所表现出的脆弱性逐渐成为了当前生态学领域的研究热点之一。作为生态系统最重要的功能之一，森林生产力常被用作反映脆弱性的指标。考虑到森林生产力测算中存在的不确定性，本研究... 展开 近些年来，在全球气候变化的大背景下，森林生态系统在应对气候变化时所表现出的脆弱性逐渐成为了当前生态学领域的研究热点之一。作为生态系统最重要的功能之一，森林生产力常被用作反映脆弱性的指标。考虑到森林生产力测算中存在的不确定性，本研究首先在群落尺度上就如何利用树木年轮精确估算森林生产力进行了取样方法的探究，然后基于可靠的生产力时间序列对中国东部从寒温带到亚热带的典型森林群落的生产力在过去20年间的气候变化脆弱性进行了评估，并分析了气候、群落结构以及物种多样性对脆弱性的影响。在此基础上，增加了对森林植被覆盖变化及气候暴露度的考虑，构建了在区域尺度上评估森林气候变化脆弱性的方法框架，并利用生态系统过程模型对中国东部森林历史和未来气候变化情景下的脆弱性格局进行了分析。主要研究结论如下： （1）基于树木年轮估算森林生产力及其时间序列的最优取样方案为：将样地中树木按照等株数划分为四个径级，分别对最大到最小四个径级中约100%、40%、20%和10%的个体进行年轮采集。各径级最优取样株数与生产力（生物量）在四个径级的分配比例高度相关，并且随着气候梯度发生显著变化。本文基于生物量在各径级的占比以及气候因子建立了模型，所预测的取样方案能够很好地估算群落生产力的空间格局和时间动态。此外，以往研究中常用的两种抽样方法在估算森林生产力上具有较大的不确定性，需谨慎使用。 （2）以净初级生产力发生显著变化的概率为指标进行的评估表明，中国主要森林群落的生产力在过去二十年间的气候变化脆弱性沿纬度和经度均呈现出规律性变化，大体上为东北高、西南低的空间格局。气候、物种多样性以及群落结构对森林群落生产力的脆弱性均有影响，但气候和多样性起到了主要作用，群落结构的影响相对最小。不同演替阶段之间群落生产力的脆弱性没有显著差异，但主要影响因素有一定差别，方差分解结果表明，演替早期和中期森林生产力的脆弱性主要受物种多样性的影响（解释力分比为28.64%和8.08%），而演替后期则更多受气候条件的作用（解释力40.6%），群落结构在所有阶段的解释力都相对较小（0.04%-0.63%），但它与其他两方面因素的协同作用也有一定影响（解释力0.01%-12.63%），因此针对不同演替阶段的森林群落应当采取针对性的措施以应对气候变化对森林生产力带来的不利影响。 （3）在区域尺度上，本文基于IPCC提出的脆弱性概念，以综合表征水分和热量条件的“湿润度指数”来反映生态系统的气候暴露度，将森林生产力与综合反映区域植被完整度和植被类型变化的“植被稳定性”相结合作为系统自身敏感性和适应能力的体现，构建了森林气候变化脆弱性的综合评估方法框架。基于该方法，采用MC2动态植被模型，对中国东部森林历史和未来的气候变化脆弱性进行了评估。结果表明，历史阶段（1940-2018年）中国东部森林的气候暴露度的脆弱性大体上呈北高南低的格局，同时期的植被稳定性主要受天然植被完整度的影响，但植被类型没有发生明显改变，而森林生产力基本保持了较为稳定的状态，森林综合的脆弱性在80年代初开始显著升温前普遍较低，但随后近四十年的升温已造成超过一半的区域处于中度及以上脆弱，且大都位于纬度较高的地区。未来（2019-2100年）气候持续变暖的情景下，我国东部森林的气候暴露度的脆弱性将进一步升高，各森林类型的分布区将显著向高纬度移动，但大部分区域的森林生产力会因升温而提高，森林综合的脆弱性将普遍朝着更脆弱的方向发展。 本研究首先在群落尺度上就森林生产力的精确计量进行了方法上的探究，利用模拟手段，为气候变化评估提供了一种准确估算森林生产力时间序列的可行方法；之后从森林生产力这一核心的生态系统功能出发，首次对我国东部从寒温带到亚热带的典型森林群落生产力的气候变化脆弱性进行了评估，并发现森林生产力的脆弱性主要受气候和物种多样性的影响。此外，本研究还提出了区域尺度的森林气候变化脆弱性评估方法框架，对中国东部森林的历史及未来气候变化脆弱性进行了系统量化评估。本研究的结果不仅能够为我国当前的森林经营、生态系统保护等提供方法和决策上的参考，对于未来气候继续变暖条件下相关应对政策的制定也具有重要的理论指导意义。 收起