文献综述
背景
森林生态系统是人类和多种生物赖以生存和发展的基础，它具有丰富的生物多样性、复杂的结构和生态过程，是自然界最丰富和稳定的有机碳贮库、基因库、资源库、蓄水库和能源库，对改善生态环境，维持生态平衡，保护人类生存发展的基本环境起着决定性和不可替代的作用[1]。有学者还总结得出，森林生态系统具有涵养水源、保育土壤、固碳释氧、积累营养物质、净化大气环境、森林防护、生物多样性保护和森林游憩等多种具体生态服务功能[2-4]。近年来森林生态系统遭受到严重破坏，主要表现为森林总面积减少，生产力下降，生物多样性降低，各种生态功能衰退等问题。有研究表明最近受大家广泛关注的全球气候变化问题会对森林生态系统产生严重影响，主要体现在对森林生态系统结构和物种组成、物种分布以及森林生产力的影响[5]。
据 IPCC（联合国政府间气候变化专门委员会）报告显示，近130年以来，全球地表平均温度已上升0.85℃，未来地表温度将呈现持续上升趋势[6]。而有许多学者研究表明全球气候变暖将伴随着降雨量的增多，且降雨分布极度不均，容易发生极端降雨事件。温度的上升和降雨的增多对以植物为主体的森林生态系统影响是巨大的，有研究表明这一趋势将导致未来植物栖息地的丧失、分布面积的减少、生态系统内种间关系的破坏以及物种多样性的丧失[7]。人工林是森林生态系统的一种，随着天然林面积的减少，人工林表现出了除经济功能外的生态价值。有研究表明人工林的碳汇作用被认为是减缓全球气候变化的一种可能机制和最有希望的选择而成为全球变化减缓研究的核心内容。这个研究也同时指出全球气候变化也分别从树木生长、群落结构和物种组成对人工林生态系统产生影响[8]。
杨树 (Populus) 具有生长快、成材早、产量高、易于更新的特点，是世界中纬度平原地区栽培面积最大、木材产量最高的速生用材树种之一；截至2007年，我国杨树人工林总面积已达700万hm2，其中杨树用材林面积为309万hm2，虽然我国杨树人工林面积位居世界第一，但人工林的产量有进一步提升的空间[9]。对杨树工业林生产力进行预测，在全球气候变化条件下对杨树人工林的经营管理提供理论依据，从而提高杨树工业林的产量，这不仅可以减轻对天然林的压力，还对解决我国木材和林产品长期紧缺问题具有重大意义，还将对我国工业林生产布局规划战略制定提供一定的参考价值。
1.气候变化将影响物种分布和生产力
1.1气候变化影响物种分布
有研究表明植物地理分布是由气候、水文、土壤、人类活动等多种因素长期共同作用的结果。其中，气候是决定植物在区域尺度上地理分布的最主要因素[10]。在大尺度上，气候要素(温度、降水、太阳辐射等)，尤其水热组合的差异是影响植物地理分布和生长的主要因素[11]。通过研究气候与物种分布的关系，可找出影响物种分布的主导因子，可探索物种分布形成的原因、确定物种的潜在分布区以及分析未来气候变化下物种分布区的变化情况，因此，物种的空间分布模拟一直是生物地理学的重要研究内容之一[12]。
物种分布范围变迁的假说认为，物种适应于当地的气候条件，随着气候(主要是温度的持续上升)的持续变化，或将使得物种的适宜分布范围向高海拔地区发生移动，以寻找新的适宜的生长、发育和繁殖物理环境条件[13]。相对于动物而言，植物空间分布的移动是十分缓慢的，因此需要放到一个长时间尺度上进行观测分析。气候变化对植物空间分布的影响主要分为三种，一是大多数物种分布逐渐北移，二是物种分布没有变化，但是其在温度和降水梯度上的生态位开始变化，三是一些高山类植物物种分布逐渐向山高处移动，随着气温的升高甚至可能出现灭绝的现象。气候条件变化后是否只能在迁移、适应和灭绝之间做出选择，而由于人类活动造成生境的破碎化，现在的陆地景观挡住了物种迁移的前路，增加了物种灭绝风险[13]。
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