研究人员将树木年轮数据与美国林务局森林清查数据相结合，对未来树木生长的驱动因素有了更深入的了解。
研究人员在分析亚利桑那州黄松时预测，单株树木的生长量将下降56%至91%。
树木生长在气温较高时会受到抑制，因此随着全球气温上升，森林树木的生长可能下降。
没有水晶球能告诉生态学家，未来的森林将如何应对不断变化的气候，但研究人员或许已经找到了次优的替代方案。
通过将树木年轮数据与美国林务局关于亚利桑那州黄松的森林清查数据相结合，研究团队比传统模型更全面地掌握了未来树木生长的驱动因素。
研究人员在新研究中预测，单株树木的生长量将下降56%至91%，该研究发表于《全球变化生物学》。
“我们所预测的生长量下降，将意味着未来亚利桑那州的森林对大气中二氧化碳的吸收会减少，”吸收”该研究的第一作者、亚利桑那大学树木年轮研究实验室博士后研究员凯利·海尔曼（Kelly Heilman）表示。“虽然就对美国整体碳封存的贡献而言，亚利桑那州的森林规模相对较小，但我们的方法可用于对全球各地的森林做出同样的预测。”
森林吸收大气中的二氧化碳，从而抵消部分全球温室气体排放，并有助于减缓气候变化。
“森林提供的这项服务是免费的，因此森林一直被视为各国用来抵消排放的众多自然气候解决方案之一，”海尔曼表示。“但树木之间的竞争、干旱和干扰会降低森林的碳吸收能力。了解全球森林究竟吸收了多少碳，对于应对气候危机和规划具有韧性的未来至关重要。”
包括美国在内的许多国家都设有国家森林清查计划，由林务人员在1/6英亩的样地中对树木进行普查，以追踪森林状况及其变化。这些普查的频率最高为每五年一次，但在美国西部，普查每10年进行一次。所收集的数据包括树木数量、树径和土壤质量。
“十年的时间间隔不足以观察逐年的变化和极端情况——而这两者都会因气候变化而加剧，”该研究的合著者、树木年轮实验室树木年代学助理教授玛格丽特·埃文斯（Margaret Evans）表示。
树木年代学家可以将树木年轮几乎当作温度计或雨量计，来研究气候变率。
“树木年轮所提供的逐年分辨率数据，与森林清查测量数据相结合时，能够起到很好的补充作用，我们采用的统计方法也十分稳健，”埃文斯表示。“我们以一种新的方式利用树木年轮，来思考整个森林生态系统的运行状况，以及碳封存如何受到气候变率的影响。”
研究人员将树木年轮数据与普查数据相结合后，得以推断每年树木的大小，并观察树木如何响应气候变量，例如逐年降雨量和气温的变化，以及生态特征，例如与其他树木的竞争、土壤质量和树径。
“过去的研究只关注气候，并排除了数据中的其他规律，因为树木年代学的大部分研究都集中于气候，特别是重建过去的气候，”埃文斯表示。“我们以更加侧重生态的方式利用树木年轮数据，同时考虑影响树木的所有因素。”
树木生长减缓的原因多种多样且错综复杂，但主要原因在于，随着气温升高，亚利桑那州的黄松生长速度减慢。这在最大的树木中尤为明显。
“树木必须克服重力才能将水输送到树顶，而最高的树木承受的负担也最重。如果气温升高，树木的输水系统将承受更大的压力，并且常常会受损，”埃文斯表示。“变暖意味着树木承受的干旱胁迫加重，生长随之减缓。”
虽然较高的树木更容易受到高温引发的干旱影响，但研究人员还发现，小树更容易受到缺水引发的干旱影响。它们的根系较小，覆盖面积也小于大树的根系，因此难以从土壤中汲取水分。
“第三种相互作用存在于森林密度与气候变量之间。这些相互作用表明，在气候更加炎热干燥时，密度较大的森林表现更差，这在该树种身上通常是可以预料的，但鉴于近期这些森林出现密集化的趋势，这一点令人担忧，”海尔曼表示。
该研究对林务管理人员具有启示意义，他们或许有机会减轻气候引发的对树木造成的压力，埃文斯表示。
“林务人员无法影响气候，但他们可以调整森林密度，以减少剩余树木之间的竞争，”埃文斯表示。“如果森林过于密集，同时又出现气候变暖，那无异于雪上加霜。但如果对森林进行疏伐，就能消除一个压力来源。”
海尔曼表示，为进一步改进树木生长预测，研究人员希望在未来的工作中考虑过去野火或虫害干扰等变量。
“我们分析了未来树木生长中存在的不同不确定性来源，”埃文斯表示。“了解不确定性的来源，是推动科学进步的基础。”
