【摘 要】
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我国天然次生林面积7456.04万公顷,占乔木林面积的41.45%,在碳循环和应对气候变化具有十分重要的作用。亚热带地区水热条件优越,次生林类型多样,林分结构复杂,林木生长快,评估亚热带次生林碳贮量和生产力,模拟和预测森林对未来气候变化响应,可为亚热带次生林固碳增汇能力提升、实现碳中和及应对气候变化提供科学依据。在区域尺度上,通常采用森林调查数据、模型、遥感等手段,对森林碳贮量和生产力进行研究,但
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我国天然次生林面积7456.04万公顷,占乔木林面积的41.45%,在碳循环和应对气候变化具有十分重要的作用。亚热带地区水热条件优越,次生林类型多样,林分结构复杂,林木生长快,评估亚热带次生林碳贮量和生产力,模拟和预测森林对未来气候变化响应,可为亚热带次生林固碳增汇能力提升、实现碳中和及应对气候变化提供科学依据。在区域尺度上,通常采用森林调查数据、模型、遥感等手段,对森林碳贮量和生产力进行研究,但对亚热带不同次生林碳贮量和生产力随林分生长发育（林龄）、对未来气候变化的响应尚不清楚。因此,本研究基于碳达峰与碳中和目标,利用875个次生林样地调查数据和TRIPLEX1.6模型,模拟及预测亚热带次生林碳贮量和生产力随林龄变化规律,分析不同次生林对气候变化的响应差异,明确不同森林在不同气候条件下在2030年与2060年的固碳能力,评价不同森林类型的固碳贡献,研究次生林内碳贮量和生产力的空间分布状况。主要研究结果:1)用875个调查样地中1/3样地数据,对TRIPLEX1.6模型进行参数化,比较林分平均胸径、密度、碳贮量和生产力（NPP）的模拟值与实测值,验证模型模拟效果,拟合相关系数（R2）（胸径R2=0.966,p＜0.001、林分密度R2=0.996,p＜0.001、碳贮量R2=0.874,p＜0.001 和 NPPR2=0.942,p＜0.001）表明,模拟值与实测值之间显著相关,TRIPELX1.6模型对亚热带次生林的碳贮量和NPP的模拟可靠性高,可用于亚热带次生林碳贮量和NPP的预测。2)亚热带4种次生林碳贮量均随林龄增加而增加,到达成熟林和过熟林具有较高的碳储存能力。其中,针阔混交林的NPP随林龄增加呈现先上升后保持稳定状态;落叶阔叶林、常绿落叶阔叶混交林和常绿阔叶林的NPP均表现为随林龄增加先上升后下降的趋势。在2060年,4种次生林中常绿阔叶林碳贮量最大,为135.76 t C ha-1;常绿落叶阔叶混交林的NPP最大,为3.81 t ha-1 yr-1,具有最高碳固定速率。3)未来两种气候情景（RCP4.5和RCP8.5）情景下,2030年亚热带次生林碳贮量增长率为1.94%～21.98%,2060年的碳贮量增长率为3.23%～14.87%,表明中短期时间尺度内,未来气候变化对亚热带次生林碳贮量影响较为有限。其中,针阔混交林和常绿阔叶林的NPP更为稳定,受气候变化影响较小;针阔混交林的碳贮量受气候变化的影响也显著低于落叶阔叶林、常绿落叶阔叶混交林和常绿阔叶林。4)到2030年,次生林的平均NPP为3.54t ha-1 yr-1,平均碳贮量为65.74t C ha-1;到2060年,次生林平均NPP为3.54 t ha-1 yr-1,平均碳贮量为113.71 t C ha-1。根据湖南省2014年不同次生林的森林面积,4种次生林中常绿阔叶林的固碳贡献最大。碳贮量和NPP的空间分布均表现为:从北部洞庭湖平原地区向东南部山地高海拔地区、湘中丘陵地区向西部山地高海拔地区逐渐增加的趋势。湘西南雪峰山、湘西北武陵山和湘东南南岭山脉等地次生林碳贮量最高,这些地区次生林变化在增加区域固碳增汇能力具有十分重要的作用。本研究分析了不同次生林碳贮量和NPP随林龄的变化趋势,比较了各次生林碳贮量和NPP对气候变化的响应差异。基于2060年碳中和目标,量化了亚热带次生林固碳能力和区域空间分布格局,为亚热带次生林恢复、质量和碳汇能力提升、森林经营管理提供科学依据。
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