气候对森林生长的可变效应与气候极端、干扰及林分动态的关系

在全球气候变化下，预计气候极端事件的频率、持续时间和严重程度将发生变化。气候极端事件对森林生产力和健康的影响因与干扰事件和林分动态的潜在相互作用而复杂化。鉴于由林分动态驱动的森林特征可通过森林管理修改以增进森林对气候变化的抵抗力和恢复力，林分动态对森林响应气候和干扰的效应尤为重要。我们开发了一个分层贝叶斯状态空间模型，允许气候对树木生长的影响随时间变化，并与气候极端事件、干扰事件和林分动态相关。我们将该模型应用于一个树木年轮数据集，该数据集包含明尼苏达州东北部不同组成、结构和发育阶段林分的测量值。结果表明，平均森林生长对描述气候水分亏缺的变量最敏感。森林生长对水分亏缺的响应被划分为由气候阈值超限以及与森林天幕毛虫食叶相互作用驱动的响应。森林生长对气候极端事件既具有抵抗力又具有恢复力，大多数森林生长响应发生在多次气候阈值超限或昆虫食叶事件之后。在主要更新事件后茎密度高、平均树间竞争强烈的时期，森林生长对水分亏缺最敏感。结果表明，通过管理措施（如在前期的林分发育阶段进行疏伐以减少竞争，以及采用小群组择伐以维持老旧成熟林分特征的森林结构）可增强森林生长对气候极端与昆虫食叶间相互作用的抵抗力和恢复力。