南湖新闻网讯 (通讯员 董宁) 近日，我校资源与环境学院董宁课题组联合英国生态水文研究中心、英国气象局、森肯博格生物多样性与气候研究中心、荷兰瓦格宁根大学等学者在Nature Communications Earth & Environment上发表题为“Fire, environmental and anthropogenic controls on pantropical tree cover”的研究论文。该研究采用新贝叶斯推断优化框架，结合遥感观测数据，量化环境、野火以及人类活动对热带森林覆盖变化的影响强度；同时强调火与植被反馈模式光谱变化的重要性，在热带森林地区，这些变化对生态和气候产生深远影响。这种新型算法能够考虑因素不确定性，且能捕捉野火、气候、人类活动与森林覆盖之间非线性且复杂的关系。

图1 森林覆盖的限制性因素

年均降水量（MAP）是热带森林覆盖的主要限制性因素，并且在干旱和半干旱生态系统中占主导地位。在湿润的热带雨林，MAP的限制较小（2.4%–13.1%），而在沙漠地区最大（35.3%–72.0%）。能量（即年均气温和短波辐射的结合）对热带树木覆盖的影响较小，在高海拔地区与MAP共同限制（图1）。

环境压力（包括季节性降水、火灾、高温和风速等多重压力的综合指标）对森林覆盖的限制普遍存在于热带地区，导致树木覆盖相对减少12.8%–28.6%。所有环境压力因素中，季节性降水对树木覆盖的影响较大，导致森林覆盖相对减少10.5%–23.3%。对稀树草原影响尤其重要，这些区域的树木覆盖减少为19.5%–30.3%。这些环境压力与年均降水量（MAP）共同限制。

人类活动（土地利用方式和人口密度）对森林覆盖分布的限制在南亚马逊森林、北安第斯山脉、乔科-马纳比走廊和中热带印尼地区尤为重要，对树木覆盖的相对影响为29.8%–36.8%。

图2 森林覆盖分布变化对野火的敏感性分析

火究竟在多大程度上影响热带雨林和稀树草原的分布呢？本研究表明，火的作用可能比过去研究认为的要小，且更为复杂，特别是在塑造热带稀树草原方面。本研究挑战传统植被动态模型视野火为热带地区树木覆盖丧失的主导因素。尽管火确实会减少树木覆盖，但在适应火的稀树草原中，其作用较为有限。在热带地区，由火引起的树木覆盖损失不到3.2%，在干旱的稀树草原中，这一比例可能高达7%，气候、土壤和人类活动等因素在其中发挥了更大的作用。

小幅增加，大幅影响：野火是塑造生态系统的普遍过程，但模型研究领域中，野火在塑造许多生态系统中的作用常常被夸大。这可能会分散对真正问题的关注—野火模式的变化如何不成比例地影响脆弱的热带森林生态系统，在热带雨林中，密闭森林并不适应野火，即使燃烧量略微增加，也可能引起严重的生物多样性丧失与显著碳排放。例如亚马逊东部雨林地区，燃烧面积每增加1%，树木覆盖减少多达2%。野火模式的变化可能会将该地区生态系统推向关键临界点。通过理解植被对这些变化的响应，我们可以更好地应对这些变化带来的挑战和机遇。

英国生态水文研究中心Douglas Kelley研究员为第一作者，华中农业大学资源与环境学院董宁教授为共同通讯作者。

【英文摘要】

Explaining tropical tree cover distribution in areas of intermediate rainfall is challenging, with fire’s role in limiting tree cover particularly controversial. We use a novel Bayesian approach to provide observational constraints on the strength of the influence of humans, fire, rainfall seasonality, heat stress, and wind throw on tropical tree cover. Rainfall has the largest relative impact on tree cover (11.6–39.6%), followed by direct human pressures (29.8–36.8%), heat stress (10.5–23.3%) and rainfall seasonality (6.3–22.8%). Fire has a smaller impact (0.2–3.2%) than other stresses, increasing to 0.3–5.2% when excluding human influence. However, we found a potential vulnerability of eastern Amazon and Indonesian forests to fire, with up to 2% forest loss for a 1% increase in burnt area. Our results suggest that vegetation models should focus on fire development for emerging fire regimes in tropical forests and revisit the linkages between rainfall, non-fire disturbances, land use and broadscale vegetation distributions.

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审核人 熊海林