美国俄勒冈州西南部锡斯基尤山脉的一个445年长期观测序列中，研究了20年间森林下层植被的发展情况

《Forest Ecology and Management》：Two decades of forest understory vegetation development in a 445-year chronosequence in the Siskiyou mountains of southwestern Oregon, USA

本研究通过2003年和2021年对太平洋西北地区西脊山脉森林发育序列的重复测量，分析了砍伐后managed forests和原始old-growth forests的下层植被变化。结果显示早期seral阶段森林因冠层闭合导致物种丰富度下降11%，β多样性最高但随年龄增长降低；old-growth阶段虽保持丰富度但均匀性和多样性略有下降，部分与气候变暖和降水减少有关。研究揭示了森林管理遗产和气候变化对下层植被的双重影响。

　　全球范围内，自然森林向人工管理森林的转变导致了结构多样性和较老森林数量的减少。在北美太平洋西北地区，针叶林的林下植物占物种总数的90%，但仅占森林生物量的1%。因此，对长期采伐影响的研究尤为重要。本研究通过对俄勒冈州斯克西尤山脉的森林进行重新调查，分析了采伐对林下植物多样性的影响。在2003年和2021年之间，林下植物多样性出现了显著变化，特别是在采伐后的早期阶段，即林下植被丰富的阶段，随着时间推移，林冠闭合导致了物种多样性下降，以及林下植物与成熟林的趋同。

本研究发现，采伐后早期林下植被的林冠覆盖率在18年内增加了20%，这种变化伴随着林冠闭合，导致每块样地平均损失11个物种。同时，林下植被的组成也发生了变化，林下指示物种的减少和与成熟林趋同的趋势，反映出早期林下植被向成熟林的过渡。在采伐后早期阶段，β多样性（即不同样地之间物种组成的差异）最高，但随着林龄增长，β多样性逐渐减少，这一模式在两次采样期间保持一致。在原始森林中，少数耐阴物种的增加导致了均匀度和多样性下降，这种趋势部分符合对温度升高和降水减少条件下植物群落变化的预期。

本研究的主要目的是评估林下植物群落和林分条件（如林冠覆盖）在18年内的多样性变化。研究聚焦于物种的增减及其对多个多样性指标的影响。通过分析物种丰富度、均匀度、香农多样性以及β多样性，研究比较了不同发育阶段（早期林下植被、成熟林和原始林）的多样性模式，并探讨了林分年龄和结构（如林冠覆盖、最大树木直径、林下层结构）对这些模式的影响。研究假设，随着林冠闭合，早期林下植被的丰富度和β多样性会下降，而均匀度会上升，因为耐阴物种的增加和不耐阴物种的减少。在原始林中，多样性指标的变化较小，可能由于其相对稳定的环境条件。

研究对象包括13个样地，分为三个发育阶段：早期林下植被（ES）、成熟林（M）和原始林（OG）。这些样地在2003年和2021年进行了重新调查，以评估林下植被多样性随时间的变化。研究发现，随着林冠闭合，早期林下植被的丰富度下降，同时与成熟林的相似性增加。原始林中，虽然物种丰富度较高，但均匀度和多样性有所下降，这可能是由于少数耐阴物种的主导作用。

本研究的另一个重要发现是，气候变暖可能对林下植被群落产生影响。在某些情况下，气候条件的变化可能导致了林下植被的多样性下降，而少数耐旱物种的增加则可能使群落趋于同质化。然而，研究也表明，尽管这些耐旱物种在较干旱的条件下可能更具优势，但它们并非完全不耐阴，这表明了林下植被对气候变化的响应可能比预期更为复杂。

研究中使用的样本数据来自于2003年和2021年对同一样地的重新调查，通过使用标准化的方法和重复测量，研究人员能够更准确地捕捉到时间变化带来的影响。通过分析不同发育阶段的样地，研究人员发现，林冠覆盖的变化对林下植被多样性的影响显著，尤其是在早期林下植被中。此外，林下植被的组成变化与林分年龄和结构密切相关，例如，较大的树木直径和较高的林冠覆盖通常与较低的物种多样性相关联。

在分析林下植被组成时，研究人员发现，林下植被的β多样性在早期林下植被中最高，随着林分年龄的增加而减少。这种模式在两次采样期间保持不变，表明了早期林下植被在森林发育过程中具有独特的生态角色。同时，原始林中的β多样性也有所下降，这可能与少数耐阴物种的主导有关。

研究还探讨了不同样地的指示物种，即那些在特定发育阶段中具有较高特异性和忠诚度的物种。早期林下植被中的一些物种在2021年的样本中不再显著地与特定的发育阶段相关联，这可能反映了这些物种在林冠闭合过程中的减少。而原始林中的一些物种，如Adenocaulon bicolor和Chimaphila menziesii，则在两次采样中都显示出较高的指示价值。

研究结果表明，采伐后的森林在短期内可能经历物种多样性的增加，但随着时间推移，特别是林冠闭合后，这种多样性会显著下降。这种变化可能受到多种因素的影响，包括林冠覆盖的变化、林下层结构的改变以及气候条件的变化。研究还发现，林下植被的多样性在某些情况下可能受到管理实践的影响，例如，采伐后的森林如果未能允许足够的恢复时间，可能会导致林下植被的进一步减少。

总体而言，本研究揭示了采伐和气候变化对林下植被多样性的影响。随着林冠闭合，早期林下植被的多样性下降，而原始林中的某些物种则可能因为其适应性而增加。这些发现对于理解森林生态系统的长期变化以及制定有效的森林管理策略具有重要意义。