克里斯托弗·马什（Christopher Marsh）| 马修·D·赫尔托（Matthew D. Hurteau）| 欧文·伯尼（Owen Burney）
气候变化和严重程度的野火正在导致美国西南部地区的树木大规模死亡，这大大减少了支持火灾后森林和林地再生的种子来源。这对森林再生以及受干扰地区对碳储存的潜在贡献构成了挑战。种植树苗可以加速重新造林和碳封存的速度，但在美国半干旱的西南部地区，由于关于树苗生长和存活率的资料有限，重新造林的碳储存潜力尚不确定。我们调查了八个火灾后的重新造林地点，并开发了异速生长方程，以预测碳封存量，这些方程基于直接测量的树苗大小以及种植后的年数和当前及未来的气候情景。我们的研究结果强调了种植后最初几年内树苗存活率的关键作用，这显著影响了碳储量的轨迹。未来气候条件，表现为低海拔地区的温度升高，可能会阻碍重新造林工作并降低这些地区的碳储存潜力。鉴于我们的发现，我们建议在火灾后地区采取基于气候的种植策略，包括调整种植密度以最大化碳储量，同时确保未来的火灾抵御能力。这项研究为旨在改善重新造林效果的森林管理者提供了实用见解，尤其是在面对气候变化挑战的情况下。
基于自然的气候解决方案是全球减少大气中二氧化碳浓度和缓解气候变化战略的重要组成部分（Lal, 2008）。全球范围内，森林储存了450拍克（Pg）的碳，并每年封存大约3.5±0.4拍克碳（Pan et al., 2024; Friedlingstein et al., 2023）。在美国，森林储存了59.7拍克碳，并吸收了美国每年人为产生的温室气体排放量的大约15%（Woodbury et al., 2007, EPA, 2022）。然而，由于干扰频率的增加和气候变化导致的上层树木大规模死亡，美国西部的森林碳吸收和储存能力正在下降，使得一些森林成为大气的净碳源（Caspersen et al., 2000, Williams et al., 2014）。这主要是由于由森林替代性野火、昆虫爆发和干旱引起的树木死亡（Wear and Coulston, 2015, Chisholm and Gray, 2025）。
在美国，森林再生及其相关的碳吸收曾经能够跟上野火等干扰事件的碳排放速度，但这些干扰事件变得越来越普遍和严重，超过了自然森林再生的速度（Williams et al., 2016, Turner et al., 2019, Coop et al., 2020）。两个因素共同限制了干扰后的自然森林再生：种子来源的缺乏和气候适宜性（Davis et al., 2019, Rodman et al., 2020）。人工恢复受干扰的森林土地（即重新造林）有可能克服种子来源的限制，并通过加速重新造林来提高碳封存率（Domke et al., 2020, North et al., 2019, Stevens et al., 2021）。然而，由于多种因素的影响，包括食草动物、疾病、竞争植被、水分胁迫、热胁迫和火灾（Allen et al., 2010, Burney and Jacobs, 2018, Davis et al., 2023, Pinto et al., 2018, Turner et al., 2019, Stewart et al., 2021），自然和种植的树苗死亡率都可能很高。鉴于这些因素以及西南部地区快速的气候干旱化，目前尚不清楚干扰后种植的树苗的存活和生长是否足以封存过去干扰事件所排放的树木碳，或者由于持续的气候变化，森林地区的碳承载能力是否会永久降低（Pugh et al., 2020, Crockett and Hurteau, 2024, Hurteau et al., 2025）。
干扰前的森林碳密度、干扰后的自然森林再生以及成功重新造林工作与气候之间存在强烈的相关性（Rodman et al., 2020, Rockstr?m et al., 2021）。干扰后，森林再生的时间和树木的生长速度决定了该地区的碳封存率。湿润地区比干旱地区支持更多的植被生长和再生速度（Butterfield and Briggs, 2011）。虽然一些研究表明，树苗的质量、种植方法、种植季节、防止食草动物的措施以及树苗运输都是影响种植阶段树苗存活的因素（Fargione et al., 2021），但气候通常被认为是长期重新造林成功的主要因素（Del Campo et al., 2021）。
利用碳融资来支持干扰后的重新造林工作的想法是基于缩短森林建立时间将带来碳效益（Sanders-DeMott et al., 2025）。然而，人们往往忽视了气候对重新造林项目预测碳封存率的影响，因为碳储量潜力是在种植时根据树种的木材密度和种植树木的最大高度来计算的（Tree Nation, 2024; Lefebvre et al., 2021）。这些数值低估了建立失败、干扰或树苗热耐受性与种植地点当前气候不匹配的潜在影响（Hill et al., 2023）。在美国的湿润地区，种植的树木存活率和生长率一直很高（Cole et al., 2009）。然而，在半干旱的西南部地区，种植树苗的存活率变化很大（0–70%），平均而言相对较低（平均25%，Ouzts, 2015; Hill et al., 2023）。与同一物种的成熟树木相比，种植的树苗具有更狭窄的基本生态位空间（Dolanc et al., 2013）。在火灾后地区，由于缺乏上层树冠的阳光缓冲，极端气候条件加剧，除了最湿润的种植地点外，种植后的树苗存活和建立都很低（Stevens-Rumann and Morgan, 2019, Hill and Ex, 2020, Wolf et al., 2021）。在日益温暖和干燥的气候未来，不利的气候条件增加了重新造林项目碳封存率的不确定性，因为极端气候条件可能超出树苗存活和生长的生理耐受范围（Nolan et al., 2018）。鉴于此，持续的气候变化有可能减少适合重新造林的土地面积，从而降低曾经是森林地区的碳承载能力，因为它会转变为非森林植被类型（Liang et al., 2017; Keyser et al., 2020; Singleton et al., 2021; Crockett and Hurteau, 2024）。
在重新造林项目中种植的树苗的存活率和生长率是特定地点未来碳封存率的主要决定因素（Di Sacco et al., 2021）。然而，关于美国西南部火灾后种植项目的数据很少，这些数据将树苗存活率和生长与可测量的地点级变量联系起来（但参见Rank et al., 2022; Crockett and Hurteau, 2024），这些数据可能有助于指导重新造林决策。本研究旨在通过以下方式填补与早期重新造林活动碳储存潜力相关的知识空白：
1）对最近种植（<5年）的火灾后地点进行播种存活率和碳储量调查，使用黄松（Pinus ponderosa）树苗。
对一部分测量过的树苗进行破坏性采样，利用简单的测量方法（茎直径、高度）开发预测树苗碳储量和各个树苗器官碳储量的方程。
使用整个地点的调查指标，预测种植树苗的总碳储量。
预测调查过的火灾后地点的近期碳储量，以量化预期气候如何改变碳吸收的潜力。
根据之前的重新造林研究结果（Marsh et al., 2022; Marsh et al., 2023; Crockett and Hurteau, 2024），我们假设在我们的研究区域内，高海拔地区、湿润凉爽气候条件下种植的树苗将具有显著更高的存活率和碳储量。在当地，我们假设种植在坡度适中（5–20°）、朝北方向且靠近支撑物体的地块上的树苗，其存活率和碳储量将高于平坦或朝南方向种植的树苗。
研究区域和地块选择
为了收集火灾后种植树苗存活率和生长数据，我们寻找了具有以下特征的典型大规模重新造林工作的地点：1）种植了黄松（Pinus ponderosa var. scopulorum）；2）火灾前的主要森林类型是黄松或包含黄松的混交针叶林；3）种植面积（即种植单元）至少为10公顷，以确保其
结果
在所有地点，使用FACTS数据库调查的种植密度范围为每公顷331至865株，平均为每公顷565株。在2023年的调查中，存活的种植树木密度范围为每公顷76.2至405.6株，估计的存活率范围为15.8%至61.6%（表1）。FACTS数据库报告的种植总面积变化较大，范围为17至117公顷，平均为59.6公顷。每个地块的平均树苗数量为9.7株（最小值=1，最大值=
讨论
广泛且严重的野火以及由昆虫爆发和干旱引起的树木死亡正在减少美国西南部的森林碳储量（Jiang et al., 2025, Williams et al., 2016）。同时，气候变化正在降低森林在干扰后自然再生的能力（Williams et al., 2016, Coop et al., 2020）。重新造林工作，即在干扰后种植树苗，可能有助于加速森林的发展和碳封存速度
作者贡献声明
克里斯托弗·D·马什（Christopher D）：撰写——原始草稿，可视化，正式分析。
欧文·伯尼（Owen Burney）：撰写——原始草稿，验证，监督，资源管理，项目实施，方法论，资金获取，数据管理，概念化。
马修·D·赫尔托（Matthew D. Hurteau）：撰写——原始草稿。
利益冲突声明
没有财务、个人或职业上的利益冲突可能影响本手稿中的工作。
所有作者都参与了这项工作，并同意手稿的内容。
如果将来出现任何潜在的利益冲突，我将立即通知期刊。
如需更多信息，请随时通过chmarsh@unm.edu与我联系。
致谢
我们感谢Pouli Sikelianos、Tammy Parsons和Andrei Toca在数据收集方面的帮助，以及Doug Cram对本研究的初步概念化。这项工作得到了美国农业部国家食品与农业研究所农业与食品研究计划（Grant No. 2021–67034–35106, Project Award No. 1026366）和美国农业部自然资源保护服务局（Grant No. 0007378, Burney）的支持。
