美国国家森林资源清查中指示树的选择标准、功能与代表性评估及其对森林生态研究的启示

本文深入评估了美国国家森林清查（NFI）中指示树（包括Site trees, Age trees, Growth trees）的选择标准、功能及其对林分属性（如立地生产力、林龄、生长速率）的代表性。通过对比指示树与样木（Tally trees）的胸径（DBH）、树高、物种组成及生长数据，指出选择标准差异对数据适用性（如碳估算、气候响应模型参数化）的重要影响，为NFI数据在森林生态与管理中的科学应用提供了关键依据。

　　

Highlight

Field guide exploration

根据国家野外工作指南，指示树（尤其是立地树Site trees）的选择标准是：优先选取优势木或亚优势木（Dominant/Codominant trees），且无可见胁迫或损伤；树种需能代表林分，并通常来源于区域特定物种列表（这些物种往往已建立可靠的立地指数估算模型）（补充表1；美国农业部林务局，2022b）。太平洋西北地区（PNW）的野外指南（即阿拉斯加、加利福尼亚、华盛顿和俄勒冈州）进一步建议选择“生长活力旺盛、树冠发育良好且未受损的树木”，而东部指南则明确要求避开“过熟、生长迟缓或遭受过胁迫的树木”。尽管各地区指南存在细微差异，但所有指南均强调：应选择林分中生长最快、最健康的树木来代表立地潜力。

Discussion

指示树在森林资源清查中被广泛用于表征立地质量、林龄和树木生长等林分与立地水平特征。由于选择、取芯和测量指示树需投入大量资源，我们评估了这些指示树在样地及群体（即区域均值）水平上能在多大程度上代表关联的样木。本研究发现：选择标准会影响域内（如条件、林分或立地生产力等级）样木的代表性，进而影响基于指示树数据推演的群体参数（如立地指数）的准确性。当指示树属性（如胸径、树高）与样木属性存在显著差异时，若直接将指示树数据（如年轮宽度）用于新场景（如构建气候响应模型、估算碳通量），可能会引入偏差。因此，在使用NFI数据时，必须充分了解数据采集的原始目的、方法及其在新语境下的潜在局限性。

Conclusion

本研究强调，在美国国家森林清查（NFI）中，理解采样方案和数据采集初衷至关重要——因为这些数据正日益与不同尺度的辅助信息结合，以应对众多的科研与管理目标。本次评估可得出三项主要结论：第一，根据国家及地区野外指南中的选择标准，指示树可能因多种意图而被选中，但所有被选树木均应为优势木/亚优势木（Dominant/Codominant trees），且需满足一定尺寸阈值（如胸径DBH>12.7厘米），并理想地代表林分主要树种。第二，指示树与样木属性在当代和历史数据中很少完全等效，但若与符合相同选择标准的样木子集比较，差异会减小。第三，尽管存在差异，但指示树在区域尺度上常能代表群体水平的树木属性（如胸径、树高均值），因此仍可用于域分类（如按立地生产力等级聚合碳储量）或构建气候敏感的生长模型——但需谨慎考量其选择标准与潜在偏差。