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森林生产力是反映森林生态系统结构与功能的核心指标,也是全球碳循环的重要组成部分。森林生产力受气候、立地条件和人为干扰活动等因素综合影响,表现出明显的时空变异性和复杂性。明确森林生产力的时空变异规律对揭示森林生态系统服务维持机制和开展森林可持续经营管理均具有重要意义。马尾松(Pinus massoniana)是我国分布最广泛的造林树种之一,其生态系统服务提升对维持区域生态安全和林木蓄积量增长均具有重要意义。尽管众多研究已聚焦不同尺度上马尾松生产力及其对环境变化的响应,但在气候和人为活动共同影响下,北亚热带马尾松林生产力的时空变异规律及其关键驱动机制的复杂性仍待深入研究。湖北省是马尾松林重要分布区,也是马尾松林分布的北缘地区,马尾松生产力对气候变化等因素响应敏感。本研究旨在通过湖北省马尾松人工林生产力时空变异特征研究,探索马尾松人工林生产力与环境因素间的作用关系,以揭示北亚热带马尾松人工林生产力的时空变异性和驱动因素的复杂性,为深入了解马尾松人工林生产力和生态系统服务维持机制提供依据。本研究以湖北省马尾松人工林为研究对象,基于1994~2014年湖北省森林资源连续清查数据和区域长期气候观测数据等基础数据,采用空间插值分析、时序数据趋势检验、相关性分析和回归分析等方法,研究湖北省区域气候长期(1972-2014年)变化的时空变异特征,定量研究马尾松人工林林分生物量累积与生产力的时空变异特征,评估马尾松人工林生产力与关键环境因子间的相互作用关系,在此基础上探索湖北省马尾松人工林生产区划,以期揭示气候变化和人为活动影响下湖北省马尾松人工林生产力时空变异复杂性,为区域尺度马尾松人工林可持续经营提供支持。本研究的主要结果如下:(1)湖北省温度和降水具有显著的时空变异特征。1972-2014年间,湖北省年均温呈显著上升趋势(p<0.01),年均温变化率为0.257℃·(10a)-1;平均年降水量略微下降(p>0.05)。多年月均温与月降水量的年内均呈明显的单峰变化特征,峰值均出现在7月,雨热同步特征明显。1972-2014年间湖北省多年年均温空间分异明显,介于0.5-19.1℃(全省均值为15.0℃),西部山地年均温较低,武汉城市圈地区年均温较高。湖北省多年平均年降水量空间变异明显,介于791.1-1781.8mm(均值1267.6mm),高降水量区分布于鄂西南和鄂东南,低降水量区集中在鄂西北。湖北省多年年平均气温显著变化区域趋势范围为-0.22~0.55℃·(10a)-1(p<0.05),占湖北省总面积的89.39%,五峰县升温趋势较大且显著,秭归县降温趋势显著。年降水量显著变化区域集中位于利川市(-5.70~-3.69mm·(10a)-1,p<0.05),面积比例仅为1.25%。(2)湖北省马尾松人工林生物量与林龄呈正相关关系(5-49 a),马尾松人工林生物量随时间变化的幂函数拟合效果最好,模型式为:ln(Y)=0.836ln(X)+2.779(其中Y为林分生物量,X为林龄,R2=0.419,p<0.01)。各林龄马尾松林生产力的空间变异特征明显,15a生马尾松林生产力为0.26-5.38 t·hm-2·a-1(均值1.57 t·hm-2·a-1),25a生马尾松林生产力为0.20-5.47 t·hm-2·a-1(均值1.61 t·hm-2·a-1),而35a生马尾松林生产力为0.36-4.69t·hm-2·a-1(均值1.96 t·hm-2·a-1);15a生、25a生和35a生马尾松林高生产力区域主要分布在鄂西南。15a生和25a生马尾松人工林生产力的空间分布特征较为相似,但35a生马尾松林生产力高值区域由鄂西南部向鄂西北部转移。(3)9月降水、4-7月月均温和生长季均温对15a、25a和35a生马尾松林生产力的影响均显著(p<0.05),但3个林龄阶段马尾松人工林生产力主要影响因子存在差异:15a生马尾松林生产力主要与7月均温显著负相关(p<0.05),与高林分密度显著正相关(p<0.05);25a生马尾松主要与4月均温显著负相关(p<0.05),与高林分密度显著正相关(p<0.05);35a生马尾松主要与海拔高程显著的正相关(p<0.05)。(4)以20a生马尾松人工林生产力为基准,判断湖北省马尾松人工林的产区空间分布特征。影响20a生马尾松人工林生产力关键环境因子为4月均温、坡度和土层厚度。基于上述因子,本研究将湖北省马尾松林产区分为2级,其中,包括一级产区3个(Ⅰ类产区、Ⅱ类产区、Ⅲ类产区),二级产区8个。其中,Ⅰ-1屏山和清江流域片区20a生马尾松林生产力最高,主要分布于鄂西南部,Ⅲ-4江汉平原和幕阜山片区20a生马尾松林生产力最低,主要分布于鄂东南部。研究结果揭示出,湖北省马尾松人工林生产力存在明显的时空变异特征,8~10月月降水、年均温、生长季均温、生长季各月均温、海拔、土层厚度和腐质层等因子是导致北亚热带马尾松人工林生产力时空变异的主要因素,并受林分密度制约,且随林龄变化,马尾松人工林生产力的关键环境影响因素及其作用强度也存在变异。因此,在马尾松林分区经营基础上,需考虑不同林龄阶段马尾松林关键环境影响因子的变异,采取针对性经营策略,以提升马尾松人工林生产力。