野火后倒木及原木屏障对土壤温湿度影响研究：为森林生态修复指引方向

森林野火后生态恢复备受关注，研究人员针对粗木质残体（CWD）对森林再生影响不明的问题，开展 “土壤温度和湿度靠近倒木和原木屏障 5 年后的野火” 主题研究。结果发现倒木影响土壤温湿度，且作用范围有限。该研究为森林管理提供参考。

　　森林野火，如同大自然的一场 “疯狂派对”，看似肆意破坏，实则暗藏玄机。在很多人眼中，野火是森林的灾难，将大片葱郁化为灰烬。但实际上，一些森林生态系统早已适应了特定的火灾模式，在合适的条件下，它们能像浴火重生的凤凰，逐渐恢复往昔生机。

森林恢复的奥秘，很大程度上藏在火灾后的 “遗留物” 里。这些遗留物包括生物遗留物和非生物特征，其中粗木质残体（Coarse Woody Debris，CWD），也就是那些直径大于 7.5cm 的木头碎片，看似普通，却在森林再生中扮演着重要角色。它们就像森林的 “秘密守护者”，能提供荫凉、阻挡风蚀、改善土壤条件，为种子发芽和幼苗成长创造有利环境。

然而，现实中 CWD 却面临着尴尬的处境。一方面，人们担心在再次发生火灾时，这些有机物质会成为燃料，加大火势，所以常常在火灾后将其从烧毁区域清除。另一方面，对于森林管理者来说，面对 CWD 是留是弃，他们也十分纠结。毕竟，CWD 对森林再生的具体作用还缺乏足够明确的研究和定量数据。

为了揭开这个谜团，来自意大利帕多瓦大学（Dipartimento Territorio e Sistemi Agro?Forestali, Università degli Studi di Padova）、马尔凯理工大学（Dipartimento di Scienze Agrarie, Alimentari e Ambientali, Università Politecnica delle Marche）和都灵大学（Dipartimento di Scienze Agrarie, Forestali e Alimentari, Università degli Studi di Torino）的研究人员，在意大利中部一片 2017 年遭受野火侵袭的针叶林展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Fire Ecology》上，为我们理解森林生态恢复提供了重要线索。

研究人员主要采用了以下几种关键技术方法：

1. 实地测量：在 2022 年夏天，对 33 个屏障（14 个自然倒下的树木和 19 个人工放置的原木）附近的土壤温度和湿度进行测量。在每个屏障周围不同位置设置测量点，测量深度为 5cm，这个深度被认为是幼苗根系在定植时探索的关键土壤空间。
2. 遥感技术：利用无人机获取高分辨率数字地形模型（Digital Terrain Model，DTM），并测量地面控制点，进而分析地形坡度和坡向等地形条件。
3. 统计分析：运用非参数检验和随机森林模型等统计方法，分析不同变量（如屏障位置、类型、采样日期等）对土壤温度和湿度的影响。

研究结果

1. 土壤温湿度的总体范围：在 2022 年 6 月底至 10 月初的研究期间，5cm 深度土壤温度范围为 13.8 - 47.5℃（中位数 = 24.8℃，四分位距（Interquartile Range，IQR） = 5.5℃）；土壤湿度范围为 0.1% - 37.9% VWC（中位数 = 7.0%，IQR = 14.7%）。土壤湿度呈现明显的双峰分布，8 月中旬前（中位数 = 3% VWC；IQR = 3.7% VWC）显著低于 8 月中旬后（中位数 = 18.2% VWC，IQR = 8.4% VWC），这与当地的降雨模式相符，8 月第三周前夏季降雨极少。
2. 屏障类型对土壤温湿度的影响：通过单因素非参数检验发现，自然倒下树木和人工放置原木周围的土壤温度没有显著差异（p = 0.08），但自然倒下树木周围的土壤湿度在干燥期（中位数 3.9% vs 2.3% VWC）和湿润期（中位数 20.3 vs 15.2% VWC）均高于人工放置原木周围（p < 0.001）。
3. 屏障位置对土壤温湿度的影响：土壤温度和湿度在不同位置存在显著差异（p < 0.001）。土壤温度在屏障下方最低（中位数 23.9℃），并随着与屏障距离的增加而逐渐升高，在距离等于屏障高度处达到与对照位置（25.3℃）相似的值；土壤湿度在屏障下方最低（干燥期中位数 = 1.5% VWC，湿润期 15.2% VWC），在干燥期，仅屏障下方和紧邻下坡位置的土壤湿度显著低于对照位置；在湿润期，除这两个位置外，距离屏障高度处的下坡位置土壤湿度也低于对照位置。
4. 土壤温湿度随时间的变化：整个夏季，土壤温度和湿度呈现不同变化趋势。土壤温度从 6 月底的 25.4℃上升到 8 月上半月的最高 28.3℃，然后下降到 10 月初的 19℃；土壤湿度则相反，在夏季首次降雨后显著升高，从 6 月底的 3.6% VWC 下降到 7 月下半月的 1.7% VWC，8 月底又上升到 18% VWC，10 月初达到 21.8% VWC。
5. 变量重要性分析：随机森林模型显示，采样日期是影响土壤温度（解释了 85% 的方差）和土壤湿度（解释了 84% 的方差）最重要的变量。对于土壤温度，采样位置比场地或屏障特征更具影响力，而屏障类型最不重要；对于土壤湿度，屏障高度和类型比其他变量（包括采样位置）更重要。

研究结论与讨论

该研究表明，在遭受高强度野火的森林地区，地面上的原木确实会对局部土壤温度和湿度产生影响。这种影响范围有限，在距离等于屏障高度的位置，其影响就会迅速减弱。这意味着，如果将野火后的森林再生视为优先事项，森林管理者可以将倒木附近视为相对凉爽、有利于幼苗定植的区域。然而，这些区域的湿度可能较低，这一点还需要进一步研究明确。

此外，研究还发现人工放置原木周围的土壤湿度低于自然倒下树木，这可能是由于 4 年前森林作业时，机械和操作人员对土壤造成了扰动，降低了土壤的保水能力。这提示森林管理者在使用森林机械时要特别注意避免对土壤造成损害。

总的来说，这项研究为森林管理者在处理野火后的倒木问题上提供了重要参考，有助于他们更好地平衡森林生态恢复和潜在火灾风险之间的关系，做出更科学合理的决策，推动森林生态系统的可持续发展。