問題與目標
本研究發現北美亞利桑那州的森林發生大量的死亡且有加速的趨勢，且樹木的死亡具有一定規律，特別是耐旱性較差的物種，同時影響整體森林的規模及結構，大多數樹木死亡的原因為昆蟲所導致，而蟲害的頻率強度與乾旱有關。亞利桑那州過去受到氣候變遷影響發生嚴重的乾旱，先前的研究紀錄顯示當地常見的黃松（Pinus ponderosa Dougl. ex Laws）（圖1）大量死亡，但其他針葉混合林研究則較少，因此本研究在1997、2002和2007年對當地其他針葉混合林和黃松林的死亡狀況進行監測，依據樹木的死亡與族群組成，比較探討亞利桑那州中北的針葉混合林和黃松林受到氣候變遷影響的變化趨勢。
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圖1、黃松是美國西北部常見的常綠針葉樹，生長速度緩慢。（來源：Wikimedia Commons contributors, 2023）
採取的改善作為
- 於1997、2002和2007年在亞利桑那州的中北部（圖2），對針葉混合林和黃松林分層隨機抽樣進行樣區調查。除了比較不同年度間的死亡外，也估算活樹密度、物種組成和死亡率之間的關係。
- 黃松林樣區的黃松佔林分組成90%；而針葉混合林的主要組成為黃松、白冷杉（Abies concolor Lindl. ex Hildebr.）和花旗松（Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco）。
- 調查樣區內所有高度≥2m且胸高直徑≥20cm的死亡樹木，並掛上帶有編號金屬標籤，以利後續區分已經死亡及新死亡的樣木。存活樹木僅於2004年對一個30×30m的樣區進行直徑≥20cm的存活樹木抽樣調查，使用Niinemets與Vallardes的抗旱指數來評估樹種的耐旱能力，等級分為0（無耐旱能力）到5（具最大耐旱能力）。
- 由於存活樹木調查僅有2004年的資料，研究將活樹數量轉換為密度（每公頃數量）與死亡樹木數進行標準化；並根據2004年調查的樹木資料，調整2002－2007年間新的死亡數，估算期間的樹木密度，但不確定樹木的死亡是何時發生，因此在推估樹木數量時，使用三種假設情境：情境一，所有此期間內的死亡樹木都在2004年之前皆已死亡；情境二，此期間內年樹木以恆定速率發生死亡，根據觀察在2024年之前有40%的樹木死亡，60%則發生在2024年之後；情境三，所有的死亡都發生在2004年之後。'
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圖2、研究區域位於美國亞利桑那州北部；圓形是黃松樣區、三角形圖例是針葉混合林樣區。（來源：Ganey & Vojta, 2011）
成效
在2002－2007年兩種森林類型的樹木死亡數高於1997－2002年（圖3），累積死亡率也隨時間增加而有顯著增加，在不同的死亡情境時間假設下有相似的結果（圖4）；而針葉混合林的樹木死亡率較高（圖5），且死亡的樹木種類間有顯著差異，死亡率最高者為顫楊（Populus tremuloides Michx.）、白冷杉次之，抗旱指數評估結果也顯示顫楊和白冷杉較差（圖6）。研究結果顯示針葉樹混合林受到氣候變遷的衝擊高於黃松林，但是兩種森林的死亡率隨時間明顯增加，可能不具有氣候變遷的抵抗性。
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圖3、1997－2002年及2002－2007年針葉混合林和黃松林樣區內樹木的死亡數比較圖，兩種森林類型在2002－2007年的死亡數明顯高於1997－2002年。
（來源：Ganey & Vojta, 2011）
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圖4、2002及2007年針葉樹混合林及黃松林在三種不同死亡情境假設下的累積死亡率（死樹與活樹之比）。三種死亡情境趨勢相似，隨著時間增加死亡率也逐漸增加。
（來源：Ganey & Vojta, 2011）
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圖5、2002－2007年兩種森林類型樣區內樹種的死亡率（上方為針葉混合林、下方為黃松林）以及對於存活樹木的死亡情境假設，顫楊在兩種森林類型及三種情境假設下死亡率都最高，白冷杉的死亡則出現在混合森林類型。物種名稱及縮寫代碼，ABCO：白冷杉、PIPO：黃松、POTR：顫楊、PSME：花旗松、QUGA：甘貝爾橡樹（Quercus gambelii Nutt.）及OTHER：其他樹種。（來源：Ganey & Vojta, 2011）
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圖6、兩種森林類型中不同樹種的死亡率與耐旱能力關係圖，顫楊最高、白冷杉次之，耐旱能力評估結果與樣區內樹種的死亡率相似。物種名稱及縮寫代碼，ABCO：白冷杉、PIPO：黃松、POTR：顫楊、PSME：花旗松及QUGA：甘貝爾橡樹。耐旱能力從0（無耐旱能力）到5（具最大耐旱能力）（來源：Ganey & Vojta, 2011）
參考文獻
Wikimedia Commons contributors. (2023). Pinus ponderosa subsp. ponderosa cones and shoots 1. Wikimedia Commons. Retrieved August 15, 2024, from https://commons.wikimedia.org/w/index.php?title=File:Pinus_ponderosa_subsp._ponderosa_cones_and_shoots_1.JPG&oldid=741168730
Ganey, J. L., & Vojta, S. C. (2011). Tree mortality in drought-stressed mixed-conifer and ponderosa pine forests, Arizona, USA. Forest Ecology and Management, 261(1), 162-168. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2010.09.048
參考網址