结构多样性作为保加利亚东南部Tundzha河沿岸欧洲橡树（Quercus robur）林分退化程度的指标

《Nature Conservation》：?Structural diversity as an indicator of forest degradation in Quercus robur stands along the Tundzha river, Southeast Bulgaria

欧洲栓皮栎 riparian 林木结构退化及再生机制研究显示，保加利亚图德查河流域四块林分因长期水文改变（如水库建设、排水系统）导致栎树再生稀少，下层以枫杨、榉树等耐阴树种为主，年轮数据证实自20世纪中叶以来栎树径向生长显著下降，提示需生态水文恢复与人工补植措施。

　　本研究聚焦于东南部保加利亚Tundzha河流域内由栓皮栎（*Quercus robur*）主导的河岸森林的结构完整性与组成稳定性问题。随着长期的人类活动影响，尤其是水文条件的改变，这些森林正面临日益严重的生态退化。研究通过对四个代表性林分的系统性样地调查，分析了树干直径分布、再生能力以及年轮生长模式，以评估栓皮栎林分的现状及其面临的挑战。研究结果揭示了栓皮栎在这些林分中逐渐失去其主导地位的趋势，以及其再生能力的显著下降，表明这些森林正处于生态结构变化的临界点。

栓皮栎作为欧洲低地原始森林的重要组成部分，其分布与气候波动和河流谷地水文条件的变化密切相关。在过去的几个世纪里，人类活动对栓皮栎森林的破坏尤为显著，尤其是农业扩张和森林砍伐导致了大面积森林的消失。栓皮栎的衰退通常表现为老树的死亡，以及新生个体的缺乏，这不仅影响了林分的结构，也削弱了其生态功能。研究表明，栓皮栎的衰退过程受到多种非生物和生物因素的影响，包括水分供应的不稳定、土壤条件的改变以及竞争物种的扩张。在Tundzha河流域，由于人类对水文系统的改造，例如水库建设、灌溉渠道的铺设以及防洪工程的实施，自然水文循环被严重干扰，这进一步加剧了栓皮栎的衰退。

研究选取了四个样地，分别位于Tulovska Koriya保护区内（ST1和ST2）以及Yulievska Koriya保护区（ST3）和Gorna Topchiya严格保护区（ST4）。这些样地的气候条件在很大程度上相似，属于大陆-地中海气候区，年均温在11°C到12°C之间，年降水量在550 mm至670 mm之间。土壤类型为冲积土，位于河流阶地，其海拔高度在123 m至326 m之间。尽管这些样地的环境条件相似，但它们的森林结构却呈现出不同的特征。例如，Tulovska Koriya的样地显示出较高的树干直径分布不均，而Gorna Topchiya则呈现出相对平衡的直径分布。这种差异可能与样地所处的具体水文条件、人类活动的影响程度以及自然环境的演变有关。

在直径分布的分析中，研究发现所有样地的树干直径数据主要符合伽马分布和对数正态分布，表明这些林分具有不均龄的结构。然而，每个样地的分布模式有所不同，反映了不同的生态动态。例如，Tulovska Koriya ST1和ST2的直径分布表现出较高的不均衡性，其基尼系数分别达到0.54和0.45，而Yulievska Koriya的基尼系数为0.58，表明其林分结构更加复杂。相比之下，Gorna Topchiya的基尼系数较低，仅为0.39，表明其林分结构相对均匀。这种差异可能与样地的水文条件、土壤特性以及人为干扰的程度有关。例如，Gorna Topchiya由于长期受到排水系统的影响，其地下水位显著下降，导致栓皮栎的生长受限，而其他样地则可能由于保留了更稳定的水文条件，使得栓皮栎在某些直径范围内仍能维持一定的优势地位。

栓皮栎的再生能力在所有样地中均表现不佳，尤其是在较小的直径等级中几乎完全缺失。这一现象表明，尽管栓皮栎在上层冠层仍占据主导地位，但在林下层和幼树层中缺乏有效的自然更新。研究发现，林下层和中层主要由耐阴且竞争能力强的阔叶树种占据，如欧洲山毛榉（*Carpinus betulus*）、山毛榉（*Tilia platyphyllos*）、欧洲小叶杨（*Populus nigra*）和白杨（*Salix alba*）。这些物种不仅在幼树层中占据主导地位，而且在较大的幼树直径范围内也表现出较强的竞争力，进一步削弱了栓皮栎的再生能力。这种趋势表明，栓皮栎林分正在逐渐被其他物种取代，可能最终导致其在这些区域的消失。

年轮数据的分析显示，栓皮栎的径向生长自20世纪中期开始显著下降。这一趋势与人类对水文系统的干预密切相关，特别是水库和灌溉渠道的建设，这些设施改变了河流的自然流动模式，降低了地下水位，并减少了周期性洪水的发生。栓皮栎是一种依赖于高水分供应的树种，其生长模式与地下水和洪水密切相关。在自然条件下，栓皮栎能够通过地下水或洪水补充水分的不足，从而维持较高的生长速率。然而，随着水文系统的改变，这种水分补充机制被破坏，导致栓皮栎的生长受限，甚至出现衰退迹象。

此外，研究还发现，栓皮栎的再生能力与其对环境条件的适应性密切相关。在某些样地中，如Yulievska Koriya，栓皮栎的幼树层几乎完全缺失，而其他阔叶树种和灌木则占据了主导地位。这种现象可能与栓皮栎幼苗对洪水的敏感性有关。在自然条件下，栓皮栎幼苗能够承受短时间的洪水，但在长期缺乏洪水的情况下，其幼苗的存活率和生长速率都会受到影响。例如，研究显示，在实验条件下，栓皮栎幼苗在34天的洪水暴露后，其根系生物量减少了66%，而在排水后14天，侧根生物量恢复到了接近对照组的水平，但主根生物量仍然较低。这种对水分的依赖性使得栓皮栎在水文条件受到干扰的环境中难以维持其生态地位。

在Tulovska Koriya的样地，尽管栓皮栎的再生能力相对较弱，但仍然在较小的直径等级中保留了一定的数量。这可能表明，该区域的水文条件相对稳定，仍然为栓皮栎的幼苗提供了一定的生长机会。然而，这种机会仍然有限，无法支撑栓皮栎的长期恢复。相比之下，Gorna Topchiya的样地则表现出更严重的再生能力下降，其幼树层几乎完全由其他物种占据，而栓皮栎的个体数量极少。这可能与该区域的排水系统和长期的地下水位下降有关，使得栓皮栎的幼苗难以获得足够的水分支持。

研究还指出，栓皮栎的衰退不仅与水文条件的改变有关，还与人类活动的其他影响因素密切相关。例如，放牧活动可能导致土壤压实，减少雨水渗透，从而进一步加剧水分供应的不足。此外，放牧活动还可能抑制草本植物的生长，减少地表层的水分蒸发，进而影响栓皮栎的生长环境。这种多重因素的叠加作用，使得栓皮栎林分的生态稳定性受到严重威胁。

总体而言，本研究揭示了栓皮栎林分在东南部保加利亚面临的严峻挑战。尽管这些林分在某些方面仍然保留了较高的结构复杂性，但其生态功能和物种组成正在发生显著变化。栓皮栎的再生能力下降和径向生长减缓，表明这些森林正在经历长期的生态退化。为了防止这种趋势的进一步发展，研究建议采取一系列生态恢复和林业管理措施，包括恢复部分水文连通性、实施季节性淹没以及通过人工种植和清除竞争物种来促进栓皮栎的再生。这些措施的实施将有助于重建栓皮栎林分的生态结构，恢复其在自然环境中的竞争优势。

本研究还强调了栓皮栎在生态系统中的重要性。作为一种典型的河岸树种，栓皮栎不仅在维持生物多样性方面发挥着关键作用，还在调节水文循环、提供栖息地和维持土壤稳定性方面具有不可替代的功能。然而，随着人类活动的加剧，这些功能正在逐渐丧失。栓皮栎的衰退不仅是单一物种的问题，更是整个生态系统健康状况恶化的表现。因此，保护和恢复栓皮栎林分不仅有助于维持该物种的生存，也有助于维护整个河岸生态系统的稳定性和可持续性。

在当前的森林管理实践中，栓皮栎的再生问题往往被忽视。然而，研究表明，栓皮栎的再生主要依赖于自然条件下的种子传播和幼苗建立，而这些过程在人类活动干扰下受到严重阻碍。因此，恢复栓皮栎的再生能力需要从多个方面入手，包括改善水文条件、减少人为干扰以及实施有针对性的林业管理措施。例如，通过创建林冠空隙、清除竞争物种和改善土壤条件，可以为栓皮栎幼苗的生长提供更有利的环境。此外，还需要关注栓皮栎的种子来源和传播机制，以确保其能够自然地在新的条件下建立种群。

研究还指出，栓皮栎的生态价值不仅仅体现在其自身的生存上，还体现在其对整个生态系统的影响上。栓皮栎林分能够为多种动物提供栖息地，包括鸟类、哺乳动物和昆虫，这些物种在栓皮栎林分中具有较高的多样性。然而，随着栓皮栎的衰退，这些物种的生存环境也将受到影响，可能导致生物多样性的进一步下降。因此，保护栓皮栎林分不仅有助于维持该物种的生存，也有助于保护与其共生的其他生物种群。

此外，研究还提到，栓皮栎的衰退可能对当地的水文循环产生深远影响。栓皮栎林分能够通过其根系结构和叶片蒸腾作用调节地下水和地表水的流动，从而维持区域内的水文平衡。然而，随着栓皮栎的减少，这种调节功能可能被削弱，导致地表水和地下水的流失加剧，进而影响整个流域的水文状况。因此，恢复栓皮栎林分不仅有助于维持生态系统的完整性，也有助于改善区域内的水资源管理。

综上所述，本研究揭示了栓皮栎林分在东南部保加利亚面临的多重挑战，包括水文条件的改变、人类活动的影响以及竞争物种的扩张。这些因素共同作用，导致栓皮栎的再生能力下降和生长受限，进而影响整个森林生态系统的稳定性和功能。为了应对这一问题，需要采取综合性的生态恢复和林业管理措施，以重建栓皮栎林分的生态结构和功能。这不仅有助于保护栓皮栎这一重要的树种，也有助于维持整个河岸生态系统的健康和可持续性。