植树选择对马达加斯加东部热带森林恢复过程中野火造成的损害具有调节作用

《Restoration Ecology》：Tree planting choices mediate wildfire damage to tropical forest restoration in eastern Madagascar

马达加斯加东部46个热带森林恢复点中，33%在2020-2022年野火中受损。通过11个实验性恢复点对比分析，发现物种组成是关键因素，耐火树种种植可降低72%的树木死亡率，而植树密度、大小及位置对火行为和死亡率影响较小。结论指出野火筛选出耐火树种，恢复时应优先选择这些物种以提高适应性恢复能力。

　　在热带雨林生态系统中，野火作为一种自然和人为驱动的干扰因素，对森林的保护与恢复构成了重大挑战。特别是在马达加斯加东部，这种威胁尤为突出，因为那里的森林生态系统具有极高的生物多样性，且许多物种仅在该地区存在。近年来，野火的频发不仅影响了原有的森林景观，也对正在进行的生态恢复项目造成了严重冲击。2020年至2022年间，马达加斯加中部东海岸的多个生态恢复项目遭受了野火侵袭，其中超过三分之一的恢复站点受到了影响。这一事件促使研究人员深入探讨生态恢复过程中不同树种配置对野火风险的影响，从而为未来的恢复实践提供科学依据。

这项研究基于一个由社区主导的生态恢复实验，涉及11个恢复站点，每个站点均设置了四个25×25米的处理小区。这些小区在树种种植面积、密度以及物种组成上存在差异。研究团队对27种本地树种进行了野火影响的评估，观察了不同处理方式下树木的死亡率、野火强度和严重程度。结果显示，尽管野火对森林恢复项目构成了巨大威胁，但某些本地树种的特性决定了它们在火灾后的生存能力。这些树种能够抵抗燃烧或在火灾后迅速萌发，从而在恢复项目中表现出更高的适应性。然而，值得注意的是，这些适应性并不足以保护所有本地树种，尤其是那些对火灾高度敏感的物种。

研究发现，树种组成是影响野火后树木死亡率的最关键因素。在种植了耐火树种的恢复小区中，树木的总体死亡率降低了72%。相比之下，其他因素如种植面积、种植密度以及树种在小区边缘的布局对野火行为和树木死亡率的影响则较为有限。这表明，在恢复项目中，选择适合火灾环境的树种可能是提高恢复森林抗火能力的关键策略。然而，尽管种植耐火树种有助于提高恢复森林的适应性，但这些树种的数量和分布并不能完全覆盖历史上存在的雨林物种多样性，因此恢复森林在火灾后的生物多样性仍然存在较大风险。

此外，研究还揭示了野火对恢复森林的长期影响。野火不仅导致大量树木死亡，还可能改变森林的结构和功能，进而影响整个生态系统的稳定性。在某些情况下，野火可能加速森林的退化过程，尤其是在恢复森林尚未完全形成稳定植被结构时。因此，如何在恢复过程中平衡物种多样性和抗火能力，成为了一个亟需解决的问题。

在马达加斯加，野火的频率和强度与农业活动、木炭生产以及森林砍伐密切相关。2012年至2019年间，该国每年平均发生超过35万次野火，平均每个平方公里有0.6次火灾。这一数据在新冠疫情期间进一步增加，部分原因是保护区内管理措施的暂停。尽管野火通常不会深入现存的东非雨林片段，但由于森林覆盖率的下降，这些片段变得越来越稀缺，而野火则更多地集中在森林边缘区域，导致近40%的剩余森林位于距离野火源1公里的范围内。这一现象凸显了野火对森林生态系统构成的潜在威胁，尤其是在森林恢复项目中。

生态恢复作为一种重要的森林管理策略，旨在缓解气候变化、减少生物多样性丧失以及保护多种生态系统服务。然而，恢复森林仍然面临野火的威胁，尤其是在火灾频发的地区。恢复项目的成功不仅依赖于植物的生长和存活，还与恢复过程中所采用的策略密切相关。例如，通过设置防火带、加强监测以及在低火险微生境中种植本地树种，可以有效降低野火对恢复森林的影响。然而，目前关于这些策略在热带生态系统中的应用仍缺乏充分的研究，特别是在马达加斯加这样的独特生态系统中。

研究团队采用了一种混合效应模型来评估不同恢复策略对野火行为和树木死亡率的影响。模型考虑了多个固定变量和随机变量，包括野火强度、严重程度以及树木的死亡率。分析结果表明，野火强度与树木死亡率之间存在显著的正相关关系，而野火严重程度则与强度呈线性关系。这意味着，在野火强度较高的情况下，树木的死亡率和损害程度都会相应增加。然而，种植面积和密度对野火强度和严重程度的影响并不明显，这表明在恢复项目中，种植面积和密度并不是决定野火影响的主要因素。

研究还发现，虽然种植耐火树种可以显著降低野火对恢复森林的影响，但这种效果主要体现在种植区的边缘部分。在种植区的中心，即使使用了耐火树种，仍然无法有效减少野火对其他树种的损害。这表明，种植耐火树种作为防火屏障的策略可能需要进一步优化，例如通过调整树种的布局和组合，以提高整个恢复区域的抗火能力。此外，野火对恢复森林的影响不仅限于树木的死亡，还可能对土壤结构、养分循环以及生态系统的整体功能产生深远影响。

为了提高恢复森林的抗火能力，研究团队建议在恢复项目中优先考虑那些具有耐火特性的本地树种。这些树种能够在火灾后迅速恢复，从而维持恢复森林的生物多样性和生态功能。然而，由于马达加斯加的生态系统具有高度的特有性，许多本地树种的生态特性尚未被充分研究，这给恢复策略的制定带来了挑战。因此，未来的研究需要进一步探索这些树种的适应机制，以便更好地指导恢复实践。

此外，研究团队还指出，恢复森林的抗火能力不仅仅取决于树种的选择，还与恢复项目的整体设计和管理密切相关。例如，恢复项目中种植的密度和布局可能会影响火灾的传播和蔓延速度，进而影响树木的死亡率。然而，目前的研究结果表明，这些因素对野火行为和树木死亡率的影响并不显著，这可能与恢复项目的规模和年龄有关。在恢复初期，由于植被尚未完全建立，火灾的影响可能更为严重，而在恢复后期，随着植被的成熟，抗火能力可能会有所提高。

总体而言，这项研究为马达加斯加东部的森林恢复项目提供了重要的科学依据。它强调了在恢复过程中选择具有抗火能力的本地树种的重要性，同时也指出了恢复策略的局限性。尽管耐火树种能够显著降低野火对恢复森林的影响，但它们的分布和数量仍然无法完全覆盖所有本地树种，尤其是在火灾强度较高的情况下。因此，未来的恢复项目需要综合考虑多种因素，包括树种选择、种植密度和布局，以及外部管理措施，以提高恢复森林的抗火能力。

同时，研究还强调了在野火频发地区，恢复项目必须采取更加积极的防火措施。例如，通过设置防火带、加强监测以及采用其他预防性策略，可以有效降低野火的发生频率和强度。这些措施不仅有助于保护恢复森林，还能够为当地社区提供更安全的环境，减少火灾对人类居住区和农业用地的威胁。此外，恢复项目还需要与当地社区密切合作，确保恢复策略符合当地生态和文化需求，从而提高项目的可持续性和成功率。

在马达加斯加，野火的威胁不仅来自于自然因素，还与人类活动密切相关。农业扩张、木炭生产以及森林砍伐是导致野火频发的主要原因。因此，恢复项目必须在生态恢复的同时，考虑如何减少人类活动对森林的干扰。这包括推广可持续农业实践、加强社区教育以及建立有效的森林保护机制。通过这些措施，可以减少野火的发生频率，从而降低其对恢复森林的影响。

此外，研究团队还发现，恢复森林的抗火能力可能受到其他生态因素的影响，例如土壤类型、气候条件以及植被的组成。因此，在制定恢复策略时，必须综合考虑这些因素，以确保恢复森林能够在野火频发的环境中长期稳定。例如，在土壤较为贫瘠的区域，可能需要选择生长速度快、适应性强的树种，以尽快形成稳定的植被结构，减少火灾的发生风险。

综上所述，这项研究为马达加斯加东部的森林恢复项目提供了重要的科学指导。它表明，虽然某些树种的特性能够显著提高恢复森林的抗火能力，但恢复项目的成功还需要综合考虑多种因素。通过科学选择树种、优化种植布局以及采取有效的防火措施，可以提高恢复森林的抗火能力，从而保护这一独特的生态系统。然而，野火的威胁仍然存在，因此未来的恢复项目必须持续关注这一问题，并不断优化策略，以确保恢复森林的长期生存和健康发展。