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预测北方森林地上生物量对气候变化的响应是区域乃至国家碳估算的重要内容。林火和采伐是影响北方森林地上生物量最为重要的景观过程,其直接影响森林生态系统结构和功能、森林演替、森林景观格局以及森林地上生物量的累积和空间分布。因此,在预测北方森林生物量动态变化时需要考虑这些景观过程的影响。然而林火和采伐对森林地上生物量预测的影响是一个大的时空尺度问题,因此我们借助于森林景观模型(LANDIS)来研究景观过程(林火和采伐)对森林地上生物量预测的长期影响。森林景观模型是研究种子扩散、林火和森林采伐等长时间大尺度景观过程的有用工具。由于新的理论和技术不断被用于发展森林景观模型,使得景观模型在最近十几年得到了广泛的运用。 本研究以大兴安岭地区三个林业局为研究区,采用森林景观模型模拟研究区重要景观过程(林火和采伐),量化景观尺度上林火和采伐及其交互作用对各树种地上生物量的影响。在评估景观水平上无干扰演替以及林火和采伐模型模拟结果的基础上,量化单个景观过程(林火、采伐)以及其交互作用对预测各树种地上生物量和空间分布的影响。得出以下主要结论: (1)模型验证结果表明,基于2000年森林调查数据的初始化森林景观能够很好地代表当年森林组成和结构。模拟的2010年林分密度和胸高断面积能够与2010年森林调查数据相吻合。由模拟结果可知,模拟的景观水平上无干扰以及林火和采伐的结果与样地计算的林分密度和胸高断面积相吻合。本研究提高了模型模拟结果的真实性、可信性以及减少了预测结果的不确定性。 (2)林火情景、采伐情景以及林火和采伐交互情景下森林总体地上生物量,与无干扰情景下森林地上生物量相比,分别降低了3.8(±2.1)吨/公顷、9.1(±3.6)吨/公顷、11.2(±5.1)吨/公顷。结果表明,在降低景观水平地上生物量方面,森林采伐的影响要高于林火的影响,且林火和采伐交互作用对地上生物量的影响要高于其中任何一个单因子作用。虽然许多地上生物量预测研究考虑了不同干扰的影响,但是这种影响由于其他因子的交互作用使得预测变得偏高或偏低。 (3)树种地上生物量空间分布随着模拟时间而不断变化。在景观水平上,四种模拟情景(无干扰、林火、采伐、林火和采伐交互作用)下各树种地上生物量变化显著。在无干扰情景下,树种生物量逐渐集中于老龄针叶树种(落叶松、樟子松和云杉)。在林火作用下,景观水平上针叶树种生物量降低,阔叶树种生物量增加。在采伐情景下,禁伐区针叶树种生物量显著提高,且白桦在限伐区和商品林区的生物量增加明显。在采伐和林火干扰下,景观水平上白桦生物量增加显著。本研究模拟结果可为森林可持续管理提供理论参考。