白栎（Quercus alba L.）在扩展型群落防护林系统中再生所需的最佳培育条件

《Forest Ecology and Management》：Optimal enrichment planting conditions for white oak ( Quercus alba L.) regeneration in expanding group shelterwood systems

白橡树人工更新中竞争控制与地理种子来源对生长及存活的影响研究。采用分组间隔林经营系统，分析不同竞争控制年限（0/2/4年）、地理种子来源（印第安纳州、阿肯色州、伊利诺伊州、威斯康星州）及树冠闭合度对白橡树苗生长（高度、直径）和存活的影响。结果表明：2-4年竞争控制显著促进苗高和生物量增长（p<0.001），最优树冠闭合度为50%-75%；印第安纳州、阿肯色州和伊利诺伊州种子lings在低闭合度下生长最佳，存活率分别达61%、57%和41%；威斯康星州种子lings生长最差（存活率最低）。建议结合长期竞争控制与适地种子选择提升再生成功率。

　　白橡树（*Quercus alba*）在北美东部地区的生态主导地位近年来显著下降，尤其是在其原生分布区。这种衰退对生态系统、经济价值以及文化意义都产生了深远影响，使得研究如何有效促进白橡树的自然再生成为一项紧迫的任务。为了应对这一挑战，研究人员提出了一些人为干预的方法，例如遮荫林分收割（shelterwood harvests）和人工再生（artificial regeneration）。在一项位于美国印第安纳州南部的长期研究中，科学家们探讨了竞争控制时间（0、2和4年）、地理种子来源（阿肯色州、伊利诺伊州、印第安纳州和威斯康星州）以及树冠闭合度对白橡树人工再生生长和存活的影响。研究结果表明，结合增加树冠开放度和控制竞争植被的措施能够显著促进幼苗的直径生长和生物量积累。而存活率和生长率在树冠闭合度达到约50%时表现最佳，这种条件出现在靠近森林矩阵边缘的收割林分附近。在种子来源方面，印第安纳州、阿肯色州和伊利诺伊州的种子来源表现出更高的生长速度，尤其是印第安纳州和阿肯色州的种子来源。印第安纳州种子来源在高度和直径增长方面分别达到了134%和94%，而阿肯色州和伊利诺伊州则分别达到了127%和126%。相比之下，威斯康星州种子来源的平均生长率较低，仅分别为26%和52%。此外，伊利诺伊州和阿肯色州的种子来源也表现出最高的存活率，分别为61%和57%。这些结果表明，结合遮荫林分收割和竞争控制的人工再生方法可能是补充自然白橡树再生的一种有效手段。

白橡树的衰退是多种因素共同作用的结果，其中包括景观层面上的干扰变化、白尾鹿过度啃食以及外来物种如欧洲斑点蛾的落叶影响。这些因素使得白橡树难以维持其历史上的主导地位。同时，白橡树在生长过程中表现出一定的竞争劣势，尤其是在光照条件增加的情况下，其繁殖成功率较低。白橡树通常被归类为耐阴树种，但在某些情况下，其生长速度可能不如其他更快生长的树种，如鹅掌楸（*Liriodendron tulipifera*）。因此，尽管在最佳条件下，白橡树的生长速度可能较快，但相较于许多竞争者而言，其生长速度仍较慢。这种现象可能与白橡树在萌发后几年内更倾向于将生物量分配给根部生长，而非地上部分有关。

为了改善白橡树的再生效果，研究人员提出了多种管理策略，包括通过去除下木层（midstory removal）来增加白橡树幼苗的生长速度。一些研究表明，去除下木层可以提高白橡树幼苗的生长速度，尤其是在自然和人工再生的条件下。然而，仅靠去除下木层可能不足以确保白橡树的再生成功，因为即使在光照条件改善的情况下，竞争植被的控制仍然是关键。例如，一些研究指出，尽管去除下木层可以增加白橡树幼苗的生长速度，但幼苗在竞争中仍然可能受到其他快速生长的物种影响，导致其被压制。因此，为了确保白橡树幼苗的存活和生长，必须对竞争植被进行持续的控制。

在本研究中，研究人员采用了一种扩展的小组遮荫林分（expanding group shelterwood）系统，通过一系列逐步扩展的树冠开放来促进白橡树的再生。他们将四个不同地理来源的白橡树幼苗种植在这些林分中，并通过竞争控制措施（包括机械和化学手段）来减少竞争。研究结果显示，竞争控制的时间长度对幼苗的生长和存活有显著影响。在没有竞争控制的情况下，幼苗的生长和存活率相对较低，而在进行了2年或4年的竞争控制后，幼苗的直径增长和生物量积累明显增加。尽管高度增长和存活率在竞争控制之间没有显著差异，但这些结果表明，竞争控制在促进白橡树幼苗生长方面发挥了重要作用。此外，树冠闭合度对幼苗的生长和存活也有显著影响，尤其是在较高的树冠闭合度下，幼苗的生长速度和存活率均有所下降。

研究还发现，不同地理来源的种子对幼苗的生长和存活有显著影响。例如，印第安纳州、阿肯色州和伊利诺伊州的种子来源在生长速度和存活率方面表现优于威斯康星州的种子来源。印第安纳州种子来源的幼苗在高度和直径增长方面分别达到了134%和94%，而阿肯色州和伊利诺伊州则分别达到了127%和126%。相比之下，威斯康星州种子来源的幼苗在高度和直径增长方面分别只有26%和52%。这表明，不同地理来源的种子可能具有不同的适应性和生长潜力。此外，不同种子来源的幼苗在不同树冠闭合度下的表现也有所不同，这进一步强调了在人工再生过程中选择合适的种子来源的重要性。

白橡树的衰退还与气候变化有关。随着全球气候的变化，许多硬木树种的分布范围可能发生变化，这使得研究如何提高白橡树的气候适应性变得尤为重要。一些研究表明，通过使用区域种子来源进行人工再生可以增强白橡树的气候适应能力。然而，目前对于白橡树不同种子来源对再生效果的影响的研究仍然不足。因此，本研究的结果为未来的研究提供了重要的参考，表明不同种子来源的幼苗在生长和存活方面存在显著差异，这可能与它们的遗传适应性有关。

此外，本研究还探讨了不同竞争控制时间对白橡树幼苗生长的影响。结果表明，2年和4年的竞争控制措施对幼苗的直径增长和生物量积累有显著促进作用，而对高度增长和存活率的影响较小。这表明，竞争控制的时间长度对幼苗的生长和存活有重要的影响，尤其是在光照条件较好的情况下。因此，在实施遮荫林分收割和人工再生时，需要综合考虑竞争控制的时间长度和光照条件。

综上所述，本研究的结果表明，通过结合遮荫林分收割、竞争控制以及选择合适的种子来源，可以有效促进白橡树的再生。这些措施不仅能够提高幼苗的生长速度和存活率，还能够增强白橡树在面对气候变化等挑战时的适应能力。然而，需要注意的是，不同种子来源的幼苗对竞争控制和树冠闭合度的反应可能存在差异，因此在实施人工再生时，需要根据具体情况进行调整。此外，竞争控制的长期效果仍需进一步研究，以确保白橡树幼苗在没有持续竞争控制的情况下仍能保持较高的生长速度和存活率。