大柏树沼泽160年火灾史揭示人类活动对北美海岸湿地碳汇的破坏机制

《Fire Ecology》：An account of one hundred and sixty years of fire history in Delmarva’s Great Cypress Swamp (1782–1941)

本研究针对大西洋柏树沼泽火灾历史认知空白，通过历史文献分析重建了1782-1941年间德拉华半岛大柏树沼泽的18次火灾记录。研究发现火灾季节集中于5-11月（七月达峰值），平均火灾复发间隔5.33年，且与帕尔默干旱严重指数(PDSI)显著负相关。人类活动（木材采伐、排水造田）通过降低水位和移除树冠加剧泥炭干燥，使自然火险周期缩短十倍。该研究为海岸湿地生态修复提供了关键历史基线，发表于《Fire Ecology》2025年第21卷。

　　

在北美东海岸绵延的沼泽带中，大西洋白柏树(Chamaecyparis thyoides)沼泽曾是最神秘的生态系统之一。这些湿地不仅是落羽杉(Taxodium distichum)等珍稀树种的栖息地，更在数千年间积累了厚达数米的泥炭层，成为重要的碳汇。然而自17世纪欧洲殖民者登陆以来，超过98%的原始柏树沼泽已经消失——在宾夕法尼亚州甚至完全绝迹。这种毁灭性损失背后，除了直接的木材砍伐和农业扩张，反复发生的沼泽火灾可能扮演了关键角色，但科学界对其历史规律和驱动机制却知之甚少。

为了解开这个谜团，克里斯托弗·H·布里安德(Christopher H. Briand)在《Fire Ecology》发表了一项开创性研究，通过挖掘160年（1782-1941）的历史文献，首次系统重建了德拉华半岛大柏树沼泽（又称波科莫克沼泽或烧焦沼泽）的火灾编年史。这项研究不仅揭示了人类活动如何将原本湿润的湿地变成“火药桶”，更为全球湿地保护提供了沉痛的历史教训。

研究人员采用历史文献分析法，从 Newspapers.com、美国国会图书馆历史报纸数据库等渠道检索德拉华与马里兰州地方报刊，以“柏树沼泽+火灾/排水/木瓦”为关键词筛选出18次明确记载的火灾事件。同时结合北美干旱图谱(North American Drought Atlas)获取帕尔默干旱严重指数(PDSI)数据，使用错误分类模拟外推法(MC-SIMEX)校正30%的漏报率，并通过Firth逻辑回归分析干旱与火灾的关联性。

火灾时空分布规律

研究发现大柏树沼泽的火灾季节集中在5月至11月，其中7月最为频繁（占总数三分之一）。1782年首次记录的火灾可能由雷击引发，在异常干旱条件下燃烧数周，西南风助推下12小时内摧毁约1214公顷古老柏树林。从1856年起火灾频率显著增加，平均复发间隔(MFRI)缩短至5.33年，与殖民活动密集期高度吻合。

干旱与火灾的量化关联

1895-1941年间的仪器测量PDSI数据显示，火灾发生与干旱指数显著负相关（逻辑回归斜率-0.704, p=0.007）。例如1930年8-10月的特大火灾发生在严重干旱期间(PDSI<-3)，燃烧深度达1.5米，过火面积超过4047公顷。而1782-1894年基于树轮重建的PDSI数据虽未显示统计显著性，但报纸记载均指向火灾与干旱的同步性。

人类活动的放大效应

研究揭示殖民时期的两种行为彻底改变了沼泽生态：一是大规模采伐柏树制造木瓦，使树冠遮蔽消失；二是修建排水渠将沼泽转化为农田，导致水位下降。19世纪中叶的报道记载：“25年前这片沼泽还被水包围，如今已出现数百公顷良田”。1935年更启动联邦工程进度管理局(WPA)资助的巨型排水工程，开挖长32公里、宽21米的渠道直通波科莫克河。这些干预使泥炭层暴露于阳光和风中，燃料含水量急剧下降，原本可抵抗自然干旱的湿地变成易燃物。

火源与灭火方式演变

除1782年疑似雷击外，绝大多数火灾源于人为活动：1879年火灾由采摘越橘者丢弃烟头引发；1892年火灾因木瓦工匠焚烧草皮暴露埋藏木材失控；1932年火灾同样归因于采摘者的烟头。在灭火方面，20世纪前主要依靠秋季自然降雨，1930年代开始采用消防塔监测、人力开挖隔离带和拖拉机牵引防火犁等现代手段，但泥炭火的深层燃烧特性使灭火效率有限。

生态与碳汇损失评估

反复火灾导致柏树种子库毁灭，原生树种被红枫(Acer rubrum)和枫香树(Liquidambar styraciflua)替代。更严重的是泥炭层损失——历史记载原始泥炭深度约0.9米，但火灾可燃烧至1.8米深。按邻近大 dismal 沼泽每年0.311毫米的泥炭积累速率计算，损失的泥炭需要约3000-6000年才能重新形成。这意味着沼泽不仅失去碳储存功能，其恢复也需要地质时间尺度。

研究结论强调，大柏树沼泽的悲剧是殖民时期“改造自然”意识形态的典型后果。从威廉·布拉德福德(William Bradford)将荒野描绘为“凶险恶魔之地”，到约翰·亚当斯(John Adams)欢呼“森林让位于文明”，这种将湿地视为待征服对象的观念，通过木材利润和农业扩张转化为具体破坏行为。而当代由德拉华野生土地组织(Delaware Wild Lands)主导的修复工程——已种植10万株柏树并恢复水文——标志着生态价值观的根本转变。该研究不仅为海岸湿地管理提供历史基准，更警示全球：保护泥炭地对于应对气候变化至关重要，因为这些生态系统储存着地球25%的土壤有机碳，其破坏可能引发不可逆的碳释放。