火灾干扰引起的景观动态变化及其在不同时空尺度上的严重程度模式——以地中海松林景观为例

《Forest Ecology and Management》：Fire disturbance induced landscape dynamics and severity patterns across spatio-temporal scale domains in Mediterranean pine forest landscapes

研究基于1981-2021年意大利巴里大区SAC保护区的Landsat影像，构建了首个连续40年的火灾面积时序数据集，分析了火灾时空尺度对景观动态的影响。通过计算火大小/景观面积比（S）和火间隔/恢复时间比（T），发现研究区整体已进入不稳定状态（S=0.555，T=0.029），其中罗马纳齐（RO）、普林西佩萨2号（PRI_II）等林分因高频次重烧进入不稳定区域。结果显示，火循环时空属性变化导致景观稳定性下降，需结合尺度依赖性分析进行动态管理。

　　在地中海生态系统中，火灾作为主要的生态因素之一，对景观的动态变化和生态系统的稳定性产生深远影响。研究团队通过对一个特定保护森林景观——欧盟Natura 2000网络中的IT9130006特殊保护区域（SAC）进行分析，重建了1981年至2021年的40年火灾历史，并评估了30米分辨率下的火灾严重性。研究区域包括九个主要由 Aleppo 松（Pinus halepensis Mill.）主导的森林站点，覆盖了约1892.07公顷的森林区（FD）和3685.93公顷的整个SAC区域。该研究不仅关注火灾的历史，还通过分析火灾频率、重现间隔、恢复时间、火灾规模和景观规模等参数，探讨了火灾对景观动态变化的影响。

研究结果显示，在这40年期间，SAC区域内共发生了41次火灾，其中24次发生在FD范围内，分别占SAC和FD总面积的35.2%和55.7%。值得注意的是，大多数火灾影响的总面积（80.9%）集中在FD范围内，表明该区域在火灾事件中扮演了更为重要的角色。此外，研究还识别出9个重叠燃烧区域，总面积占所有火灾影响面积的9.63%。这些重叠区域的面积和位置在不同森林站点之间存在显著差异，例如，在PER森林站点，1994年的火灾影响了1981年火灾区域的三分之一，而RO森林站点则经历了多次重叠火灾，部分区域被多次燃烧。

为了更全面地理解火灾对景观动态的影响，研究采用了Turner等（1993）提出的框架，将火灾的影响分解为两个参数：S（火灾规模与景观规模的比值）和T（重现间隔与恢复时间的比值）。通过这些参数，可以将景观动态变化划分为不同的稳定性区域，包括均衡状态、稳定性低方差、稳定性高方差、非常高的稳定性方差、稳定性低方差以及不稳定系统（即分叉或崩溃）。研究发现，从第一个短观察期（1981-1999）到第二个短观察期（2000-2021），火灾模式发生了显著变化，这表明火灾制度的调整可能影响了景观的动态轨迹。同时，每个森林站点和整个FD区域的稳定性状态也有所不同，这说明在不同的空间和时间尺度下，景观的动态特征可能有显著差异。

研究还指出，尽管某些森林站点在较长的时间尺度下表现出一定的稳定性，但在较短的时间尺度下，这些站点可能处于不同的动态状态。例如，某些站点在1981-1999年期间由于频繁和大规模的火灾而处于不稳定状态，但在2000-2021年期间，由于火灾频率和规模的减少，这些站点可能回归到更稳定的动态状态。这种动态变化不仅反映了火灾制度的调整，还表明了景观对火灾事件的响应能力可能受到多种因素的影响，包括火灾的历史、频率、重现间隔以及火灾的严重性。

此外，研究强调了火灾历史和火灾制度变化在景观管理中的重要性。如果忽视这些因素，可能会对景观动态产生误导，从而影响森林和火灾管理策略的制定。因此，通过长时间尺度的火灾历史重建和对火灾制度参数的评估，可以更准确地理解景观的动态变化，并为未来的火灾管理和规划提供科学依据。研究还指出，火灾对景观的影响是多方面的，包括对植被结构、生态系统的恢复能力以及物种组成的改变。例如，高火灾严重性可能会加速植被的死亡和减少，从而影响生态系统的恢复和物种的分布。

总体而言，这项研究为理解地中海地区火灾对景观动态的影响提供了重要的见解。通过分析火灾的历史和制度参数，研究揭示了火灾对景观稳定性和恢复能力的复杂影响。这些发现对于制定有效的火灾管理策略和保护地中海生态系统具有重要意义。研究还强调了在不同空间和时间尺度下，火灾制度参数的重要性，以及这些参数在景观动态分析中的应用价值。未来的研究可以进一步探讨不同管理措施对火灾制度和景观动态的影响，以期找到更加有效的火灾防控和生态恢复策略。