沙地樟子松天然林分布于大興安嶺西麓呼倫貝爾沙地南端，核心分布區(qū)位于紅花爾基地區(qū)，形成長約 200 km、寬14-20 km，呈東北向西南走向的間斷分布林帶。該林帶是呼倫貝爾沙地南端的重要生態(tài)屏障，對遏制草原牧場沙化擴張、維系呼倫貝爾草原生態(tài)平衡發(fā)揮著不可替代的關鍵作用。另外，沙地樟子松具有耐寒、耐旱、耐貧瘠、適生沙地和速生等優(yōu)良特性，1955 年首次引種到科爾沁沙地南緣用于防風固沙造林，取得巨大成功;目前，已引種至三北地區(qū)13個省區(qū)300余縣，是三北工程中最重要的常綠針葉造林樹種。因此，沙地樟子松天然林也是三北工程中沙地樟子松人工林的母樹林及該林種構(gòu)建與經(jīng)營的參照林。

然而，自2018年開始，紅花爾基地區(qū)的沙地樟子松天然林出現(xiàn)枝葉變黃、繼而整株萎蔫、最后枯死等衰退現(xiàn)象，引起廣泛關注(圖1)。盡管這種衰退現(xiàn)象已有詳實記錄，但是其衰退機制仍然不清楚?；谏车卣磷铀商烊涣炙ネ诉^程和現(xiàn)狀，中國科學院沈陽應用生態(tài)研究所北方生態(tài)屏障功能形成維持機制與提質(zhì)增效創(chuàng)新團隊，提出2個相互關聯(lián)驅(qū)動沙地樟子松天然林衰退的假設：(1)人為防火措施延長了自然林火發(fā)生的間隔期，導致林內(nèi)病原菌富集和害蟲數(shù)量增多，從而引發(fā)樟子松天然林出現(xiàn)衰退現(xiàn)象;(2)氣候變化導致沙地樟子松天然林區(qū)冬季氣溫升高，引起冬季積雪變薄或積雪覆蓋時間縮短，造成早春積雪融水補充土壤水分量減少，致使樟子松天然林生長關鍵時期土壤水分不足，導致樹木生長勢衰弱;招致病蟲害侵染，加劇樹勢衰弱程度，進而引起沙地樟子松天然林出現(xiàn)衰退現(xiàn)象。

圖1 沙地樟子松天然林衰退特征

為驗證上述假設，研究團隊基于無人機多光譜影像反演了不同林火缺失時間的沙地樟子松天然林綠色歸一化植被指數(shù)(Green Normalized Difference Vegetation Index，GNDVI，表征健康程度)，并結(jié)合氣象站與遙感反演獲取的長期溫度、降水及冬季積雪動態(tài)數(shù)據(jù)(1960–2024年)進行綜合分析。結(jié)果表明，2018年是年降水量與平均溫度顯著突變年份，此后年份的年降水量和平均溫度均顯著高于2018年之前的平均水平。該氣候轉(zhuǎn)折點與沙地樟子松天然林衰退發(fā)生在時間上高度吻合。隨著林火缺失時間增加，沙地樟子松天然林GNDVI顯著降低(圖2)，表明沙地樟子松天然林衰退程度隨著林火缺失時間增加逐漸加重。另外，1960-2023 年間，冬季平均氣溫顯著升高，尤其自1987年之后。與 1960-2017 年冬季平均氣溫、積雪覆蓋天數(shù)和積雪覆蓋厚度相比，2018-2023 年冬季平均氣溫升高 1.8 ℃、積雪覆蓋天數(shù)減少23天，積雪覆蓋厚度變薄7.6 cm(圖3)。上述研究結(jié)果證實沙地樟子松天然林衰退是由人為防火措施擾亂自然林火發(fā)生頻率和氣候變化驅(qū)動的積雪減少共同作用所致?；诖?，提出通過適度人為干擾促進衰退樟子松天然林恢復對策。有關火干擾與氣候變化驅(qū)動沙地樟子松天然林衰退的核心機制正在研究中。

圖2 沙地樟子松天然林林火缺失時間與綠色歸一化植被指數(shù)(GNDVI)關系

圖3沙地樟子松天然林區(qū)1960-2022年冬季積雪覆蓋天數(shù)(a)和積雪覆蓋厚度動態(tài)(b)

研究成果以“Anthropogenic fire suppression and climate change-driven winter warming inducing the dieback of natural Pinus sylvestris var. mongolica forests on sandy land”為題，于2025年10月發(fā)表在Forest Ecology and Management期刊上。沈陽生態(tài)所宋立寧研究員為第一作者，博士生張洺溪為共同第一作者，朱教君研究員為通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金項目(32192435/32471971)和遼寧省科技重大專項(2023JH1/10400001)等的資助。