欧洲阿尔卑斯山欧洲赤松林规定火烧对植物 - 土壤系统影响的突破性研究

为解决欧洲阿尔卑斯山地区野火频发带来的威胁，以及明确规定火烧（PB）对当地树木生理和土壤性质的影响，研究人员开展了在欧洲赤松林中进行 PB 的研究。结果表明 PB 可有效降低表面燃料负荷，且植物 - 土壤系统具有抗性。该研究为森林火灾管理提供了重要依据。

　　在欧洲阿尔卑斯山地区，野火频发正逐渐成为一种极具威胁性的现象。极端的天气状况与大面积易燃燃料的累积，使得该地区的森林生态系统面临严峻挑战。森林火灾不仅会对人类的生活和财产安全构成直接威胁，还会对生态环境造成难以估量的破坏，比如影响森林生态系统服务功能，导致土壤侵蚀加剧等问题。而规定火烧（Prescribed burning，PB）作为一种燃料管理技术，在其他地区虽有应用，但在欧洲阿尔卑斯山地区尚未实施过，其对当地树木生理和土壤性质的潜在影响也鲜为人知。在这样的背景下，来自都灵大学（University of Torino）等机构的研究人员开展了一项重要研究，旨在探究 PB 在欧洲阿尔卑斯山针叶林火灾预防中的可行性及其对植物 - 土壤系统的影响。

该研究成果发表在《Scientific Reports》上，为森林火灾管理提供了宝贵的参考。研究人员采用了多种技术方法。在实验设计方面，选择了位于欧洲阿尔卑斯山西南部的一个研究站点，设置了处理区和对照区，在处理区内设置不同强度的火烧梯度。在测量技术上，利用热偶测量树基和土壤表面的温度；通过采集样本，运用多种分析方法测定植物生理指标（如茎水势、水力传导率）、木材解剖特征（如管胞壁厚度、管胞腔面积等）以及土壤性质（如 pH、电导率、有机碳含量等）；并使用统计分析软件（RStudio）对数据进行处理和分析 。

研究结果主要体现在以下几个方面：

1. 燃料消耗和加热处理：火烧区域的燃料负荷消耗达到 51%，有效降低了火灾隐患。树干基部和土壤表面达到了不同的最高温度，且根据燃烧时间和温度等因素划分了植物和土壤的加热处理强度等级。
2. 对树木生理的影响：在短期和中期（PB 后 1 个月、6 个月和 12 个月），处理组和对照组植物的分支木质部特定水力传导率（Khx）以及茎水势（ψ_stem）均无显著差异。随着水分胁迫增加，Khx 会下降，但处理组和对照组之间依然没有显著差异。
3. 对木材解剖和创伤树脂道形成的影响：观察横切面和径向微切片发现，PB 处理前后树木的木材结构没有明显的形态变化。除了茎木材管胞壁厚度在时间和处理方式上存在显著差异外，其他解剖参数如管胞腔面积、树轮宽度和理论水力传导率等在处理组和对照组之间均无显著差异，也未发现创伤树脂道形成增加的证据。
4. 对土壤的影响：PB 处理后，不同土壤层次发生了不同变化。在凋落物层，高强度火烧区域的凋落物含量在短期内显著减少，元素组成也发生变化；有机层厚度受到处理的显著影响，元素组成和水分含量随时间变化；矿质表土层的 pH、电导率、颗粒组成、水分含量和有机碳含量等也呈现出不同的变化趋势，但多数变化与处理无关，而是受时间和自然因素影响。

在讨论部分，研究人员指出，该研究中 PB 处理的强度和结果与现有文献中关于温度和燃料消耗的报道相符。虽然一些参数如燃料负荷、凋落物和有机层厚度等因 PB 处理发生了变化，但许多研究的环境参数未改变，这表明处理可能在损害阈值以下，或者所研究的土壤 - 植物系统比预期更具抗性。研究还发现自然变异性和时间因素对植物和土壤性质的影响较大，水分可用性是影响树木水力传导率和土壤性质的主要驱动因素。

总的来说，这项研究首次在欧洲阿尔卑斯山进行 PB 实验，证明了 PB 能有效减少表面燃料负荷，实现降低火灾危险的目的。同时，欧洲赤松凭借其厚树皮和高树冠插入高度等特性，对 PB 具有较高的抗性，而且火烧处理未对土壤造成明显损害。鉴于未来气候变化可能导致干旱期更加频繁，该实验在干旱年份取得的成功，更凸显了 PB 在干旱时期应用的可行性。该研究为欧洲阿尔卑斯山地区的森林火灾管理提供了重要的科学依据，也为后续研究指明了方向，如进一步研究更大处理强度、重复火烧、长期适用性以及更详细的生态系统动态变化等。