《Ecosystems》：Mapping the Distribution and Conservation Status of Mature and Old Growth Forests Across Coastal Alaska and British Columbia
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阿拉斯加沿海与不列颠哥伦比亚省的老龄林是地球上一些分布最广的温带雨林，支撑着高生物多样性、可观的碳储量以及原住民社区的文化遗产。尽管这类森林具有重要意义，但该区域老龄林和成熟林空间分布的一致性信息仍然有限。研究人员通过整合两个国家级森林清查项目数据与遥感预测变
阿拉斯加沿海与不列颠哥伦比亚省的老龄林是地球上一些分布最广的温带雨林，支撑着高生物多样性、可观的碳储量以及原住民社区的文化遗产。尽管这类森林具有重要意义，但该区域老龄林和成熟林空间分布的一致性信息仍然有限。研究人员通过整合两个国家级森林清查项目数据与遥感预测变量，填补了这一空白。森林清查样地依据森林类型与演替状态被划分为老龄林、成熟林或其他类型，并与Landsat影像、扰动历史、气候变量及地形指标相连接。基于这些数据，研究人员采用梯度最近邻插补（Gradient Nearest Neighbor, GNN）方法，以30 m分辨率对森林类型和演替状态进行了空间预测。在约3000万ha的研究区内，山地铁杉和西部铁杉是分布最广的森林类型。研究识别出120万ha老龄林和230万ha成熟林，约占总陆地面积的12%。阿拉斯加黄柏和白云杉表现出最高比例的成熟林与老龄林，分别为43%和46%；而如锡特卡云杉等广布树种所占比例相对较低，仅为4.1%。超过40%的成熟林和老龄林分布于清查无路区（Inventoried Roadless Areas, IRAs）和老龄林经营区（Old Growth Management Areas, OGMAs）内，而这两类区域均缺乏永久性的立法保护。OGMAs具有最高的地上碳（C）密度，而IRAs拥有最高的地上总碳储量。这些结果凸显出成熟林和老龄林对政策或经营管理变化的脆弱性，而此类变化可能影响其在区域尺度上的长期持续性。
该论文发表于《Ecosystems》，聚焦北美太平洋沿岸温带雨林中成熟林与老龄林的跨区域识别、制图及保护评价问题。研究背景在于，阿拉斯加沿海与不列颠哥伦比亚省拥有全球最广阔、碳密度最高且生物多样性极为丰富的温带雨林之一，这些森林不仅支撑复杂的冠层结构、枯落木过程与多样微生境，也承载原住民社区的历史、文化与资源利用价值。同时，成熟林和老龄林还是区域碳汇的重要组成部分，在气候变化缓解、生态系统稳定性维持及景观连通性保障中具有关键作用。然而，尽管这类森林生态、文化与经济价值显著，关于其空间分布、不同优势树种中成熟林与老龄林所占比例、以及其与不同保护地类型之间关系的区域尺度一致性资料长期不足。更复杂的是，不同辖区对于老龄林的界定并不统一，年龄阈值、林分结构、枯立木密度、树高异质性等判定标准差异明显，使跨境比较、保护成效评估与政策制定面临困难。因此，开展一项基于统一判据、覆盖跨国边界的大尺度制图研究，具有明显的现实必要性。
在这一背景下，研究人员基于既有的阿拉斯加沿海与不列颠哥伦比亚省森林结构和组成GNN制图工作，进一步将样地按照优势树种与演替阶段重新分类，采用美国森林局近期发布的成熟林与老龄林定义，对整个研究区进行30 m分辨率的空间推断。研究的核心目标是明确：成熟林与老龄林分布于何处、哪些森林类型更常支持此类晚演替林分，以及这些森林落入何种保护框架之下。研究结果表明，研究区约有117.69万ha老龄林和229.13万ha成熟林，合计约占总面积12%。西部铁杉与山地铁杉虽在区域内最为广布，并共同贡献了超过67%的成熟林和老龄林总面积，但其自身转化为成熟林或老龄林的比例并不极高；相反，阿拉斯加黄柏与白云杉在各自分布范围内具有更高比例的成熟林和老龄林。研究还发现，大量晚演替森林位于IRAs和OGMAs等行政性保护地中，这些区域缺乏永久性立法保障，因此对政策调整高度敏感。碳储量分析进一步显示，OGMAs具有最高地上碳密度，而IRAs储存了最高总量的地上碳。由此可见，本研究不仅提供了成熟林与老龄林的跨辖区一致性空间信息，也为评估现有保护体系的稳固性、识别高脆弱性高价值森林区域、优化跨境森林保护与碳管理策略提供了关键依据。
研究人员采用的主要技术方法包括：整合美国森林清查与分析项目（Forest Inventory and Analysis, FIA）和不列颠哥伦比亚省森林分析与清查分支（Forest Analysis and Inventory Branch, FAIB）样地数据，样地限定为最新一次观测且采用固定半径设计；基于优势树种、林分年龄、枯立木基面积、胸径多样性指数和树高标准差等指标，将样地划分为老龄林、成熟林或其他；结合Landsat 8遥感数据、NDVI、Tasseled Cap变换、LandTrendr扰动历史、CHELSA v2.1气候数据及ALOS数字高程模型地形变量；在5个分区中应用梯度最近邻插补（GNN）框架，以k = 5和多数表决法对30 m像元进行分类，并通过混淆矩阵和环境梯度空间最近邻距离评估分类精度与样地代表性。
以下为论文结果与主体内容解读。
Classification Accuracy
研究首先评估了模型分类精度。结果显示，优势林型分类的总体精度为67.1%，说明在跨越广泛气候、地形与物种梯度的大尺度研究中，该模型已具备较好的林型判别能力。误分主要发生在生态特征相近且常混生的针叶树种之间，例如西部铁杉、山地铁杉与锡特卡云杉。相较之下，演替阶段分类的总体精度达到78.9%，95%置信区间为77.4%–80.5%，表明模型对成熟林、老龄林与其他林分状态具有中等偏高的一致性。错误主要出现在成熟林与老龄林之间，反映二者在接近阈值时存在结构属性重叠。此外，研究利用环境梯度空间中的平均最近邻距离评估训练样地对景观环境条件的代表程度。结果表明，低海拔高生产力沿海森林因样地较密，模型支撑较强；而高海拔与偏远荒野区最近邻距离较高，说明这些区域的预测应更加谨慎解读。
Dominant Overstory Species Distribution
在优势乔木树种分布方面，研究所生成的空间格局与区域植被地理格局总体一致。西部铁杉（Tsuga heterophylla）是最广泛的优势林型，覆盖超过500万ha，占研究区约25%，主要分布于靠近海岸的低海拔地带。山地铁杉（Tsuga mertensiana）为第二大林型，覆盖超过480万ha，占约23%，多见于高海拔区域，但在其分布北界也可下降至海平面。锡特卡云杉（Picea sitchensis）和西部红柏（Thuja plicata）在沿海地带也占有重要比例，分别约为14%。花旗松（Pseudotsuga menziesii）面积超过140万ha，但主要局限于温哥华岛东南部及更偏内陆区域。其他相对少见的林型包括海岸松（Pinus contorta）、阿拉斯加黄柏（Chamaecyparis nootkatensis）、太平洋冷杉（Abies amabilis）、白云杉（Picea glauca）和黑云杉（Picea mariana）。阔叶树作为优势林型所占面积均低于3%，但其空间配置仍符合区域生态认知，例如大叶槭（Acer macrophyllum）多见于南部河岸林，而黑杨（Populus trichocarpa）在北部类似生境中更常见。
Mature and Old Growth Extent by Dominant Species
研究进一步比较了不同优势树种支持成熟林和老龄林的能力差异。结果表明，阿拉斯加黄柏与白云杉在其各自总分布面积中，被归类为成熟林或老龄林的比例最高，分别达到43%和46%，提示这些树种更常见于晚演替林分。相比之下，尽管锡特卡云杉与西部红柏分布广泛，但其中成熟林与老龄林比例较低，分别仅为4.1%和2.8%。西部铁杉与山地铁杉合计贡献了超过230万ha的成熟林和老龄林面积，占区域总晚演替林面积的67%以上，说明虽然其比例不一定最高，但由于总面积庞大，仍构成区域成熟林与老龄林主体。这一结果揭示，不同树种在历史采伐压力、生态位条件与扰动响应上的差异，深刻影响了当前晚演替森林的空间格局。
Old Growth and Mature Forest by Protected Status
在保护状态分析中，研究明确识别出1176903 ha老龄林与2291309 ha成熟林。东南阿拉斯加Tongass国家森林中，未被划为荒野、IRA或国家纪念地的区域内，成熟林与老龄林仍占全部森林近23%。具有立法保护的国家公园和国家纪念地在阿拉斯加东南部与不列颠哥伦比亚省合计覆盖超过590万ha森林，其中包含230345 ha老龄林和309949 ha成熟林；法定荒野区面积虽略小，但也保存了大量高生产力老龄林。然而，从区域总量看，最大的成熟林和老龄林面积并不位于立法保护地，而主要分布在立法保护之外。特别是在东南阿拉斯加，IRAs中包含全区面积最大的成熟林和老龄林，总量达832500 ha；在不列颠哥伦比亚省，OGMAs虽面积较小且较破碎，但其中超过20%的森林被归类为成熟林或老龄林。这表明当前晚演替森林保护高度依赖行政性制度安排，而非更稳定的立法性保护。
Carbon Density and Stocks by Protected Status
论文还比较了不同保护类别中的地上碳密度与总地上碳储量。结果显示，OGMAs具有最高的平均地上碳密度，其次为国家纪念地、荒野区和生态保留地；未受行政保护地区的平均碳密度最低，为13666 g m
?2。然而，总量格局与密度格局并不完全一致。IRAs与国家公园共同储存了超过1583 Tg C的地上碳，是区域最重要的碳储存空间；未保护土地中也仍保有684 Tg C的大量地上碳。该结果说明，行政性保护地不仅保存了大量晚演替森林，也承载着区域尺度上极为关键的碳汇功能，因此若相关政策调整削弱保护约束，可能引发生态与气候效应上的显著连锁影响。
Discussion
讨论部分围绕研究发现的管理与政策含义展开。研究指出，西部铁杉和山地铁杉虽覆盖区域近48%，但其中仅约四分之一属于成熟林或老龄林，这与历史上对高经济价值铁杉林的集中采伐密切相关。相较之下，阿拉斯加黄柏成熟林和老龄林比例较高，可能与其较低经济需求或较强抗扰性有关。研究据此强调，理解成熟林与老龄林在不同森林类型中的空间格局，对于识别优先保护对象、提升生物多样性维护与碳储存能力具有直接价值。论文同时指出，约39%的成熟林和老龄林分布在阿拉斯加的IRAs内，而不列颠哥伦比亚省的OGMAs虽然面积有限，却承载了较高比例的晚演替森林；因此，一旦采伐限制放松或经营目标改变，这些高价值森林可能遭受不成比例的损失。研究还将本区结果与美国全国尺度分析进行对照，指出成熟林同样构成重要且往往保护不足的碳库。
此外，论文强调老龄林定义不统一是跨辖区管理中的长期障碍。单纯以年龄界定老龄林，可能将大量低生产力亚高山林或泥炭沼泽林纳入，而这些森林未必具备大型生态关键树木及复杂结构。为缓解这一问题，本研究采用美国森林局新近发布的定义，将林分年龄与结构特征结合，从而形成更适用于跨境比较的统一方法。研究同时承认，样地空间分布不均以及部分环境预测因子覆盖不完整，会影响模型在高海拔和偏远区域的支持力度。因此，该制图产品更适宜区域尺度和景观尺度评估，而不应被机械用于单像元解释。
研究结论可概括为：该区域约有350万ha森林可归类为成熟林和老龄林，约占总森林土地面积12%；铁杉林拥有最大的成熟林和老龄林面积，而阿拉斯加黄柏和白云杉则具有最高的成熟林和老龄林面积比例；约37%的成熟林和老龄林位于立法保护区内，22%完全没有保护，约40%位于IRAs和OGMAs等永久性较弱的行政性保护区内；OGMAs的地上碳密度最高，IRAs的地上碳总储量最大，说明区域内相当一部分关键碳库面临政策与行政调整带来的脆弱性。通过提供跨辖区统一的成熟林与老龄林空间图谱，本研究为跨境森林保护、碳管理、土地利用决策以及兼顾生态完整性与资源利用的综合治理提供了坚实基础。
