苏格兰松与垂枝桦混交林生长动态研究：混交比例对树种生产力的影响机制

《Forestry: An International Journal of Forest Research》：Scots pine (Pinus sylvestris) and silver birch (Betula pendula) mixed-species growth dynamics in the North York moors

本研究针对英国森林管理中混交林配置优化问题，通过长期定位实验探究苏格兰松与垂枝桦混交比例对树种生长的影响。研究发现1:1混交比例下苏格兰松呈现显著超产效应（overyielding），单株断面积增加0.01 m2，而垂枝桦则受抑制。该结果为人工林生物多样性提升与生产力协同优化提供了关键理论依据。

　　

在北约克郡的汉布尔顿实验地，一片种植于1961年的森林正默默讲述着两个原生树种——苏格兰松（Pinus sylvestris）和垂枝桦（Betula pendula）之间长达63年的生长故事。随着英国积极推进原生混交林建设，这两种树种作为喀里多尼亚松林的核心组分，其混交配置方案成为森林经营的关键科学问题。传统观点认为，两个喜光先锋树种的混交可能因生态位重叠而抑制生长，但自然更新中它们却常相伴而生，这种矛盾现象引发了研究者的深入思考。

研究团队利用汉布尔顿长期样地（54°13'N; 1°7'W）的监测数据，采用替代系列实验设计（replacement series experiment），设置纯林与两种混交比例（1:1和3:1）处理，通过线性混合效应模型分析胸径、断面积和树高等指标。关键技术包括：基于永久样方的林分变量监测、混合效应模型统计分析和预测断面积（PBA）比较法。

纯林处理对比

纯苏格兰松林分在所有测量年份均显著优于纯垂枝桦林（P<0.001）。2008年纯松林胸径较1:1混交林大2 cm，但到2023年差异缩小至1.43 cm，表明混交效应随林龄动态变化。

混交处理树种响应

苏格兰松在1:1混交中表现最佳，2023年其胸径显著大于纯林（P=0.004），单株断面积增加0.01 m²。相反，垂枝桦在所有混交处理中均呈现负混交效应，实际生长值低于预测值。

混交效应可视化

交叉图清晰显示混交比例对生产力的调节作用。1:1混交产生最大δ值（0.68），表明均衡比例能最大化种间互补效应。松树实际值持续高于预测值，而桦树则相反，印证了不对称竞争格局。

研究证实苏格兰松通过种间竞争减弱获得生长优势，而垂枝桦则因光竞争处于劣势。这种"护理树种"（nurse species）模式建议在贫瘠立地采用块状混交而非单株混交，以实现物种多样性保护与木材生产的双赢。该研究为英国《林业科学与创新战略》提供了关键实证，强调长期生态实验对理解森林动态不可替代的价值。