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在农林系统中，冬青栎（Quercus ilex）面临诸多威胁致其出现落叶等衰退迹象。研究人员评估其在西班牙西部的落叶时空动态，发现落叶与气候、土壤条件相关。这为理解农林系统动态及应对气候变化提供依据。
在美丽的地中海地区，生长着大片的冬青栎（
Quercus ilex）森林，它构成了当地农林系统（Agroforestry Systems）的重要部分，不仅维持着生态平衡，还为人们提供了丰富的生态系统服务。然而，近年来，这片森林却遭遇了重重危机。可持续经营措施的弃用、极端干旱天气的频繁来袭，还有不断出现的病原体，都让冬青栎农林系统的脆弱性日益增加。尽管冬青栎本身有着一定的适应恶劣环境的能力，但还是出现了落叶、生长减缓、死亡率上升等令人担忧的状况。
此前，虽然有一些研究关注到了冬青栎的健康问题，但大多缺乏对其落叶在空间和时间维度上的量化分析，导致人们对这一现象的了解并不全面。为了深入探究冬青栎落叶的奥秘，来自西班牙森林科学研究所（Institute of Forest Sciences, ICIFOR-INIA, CSIC）的研究人员挺身而出，开展了一项极具意义的研究。
研究人员收集了 1987 - 2018 年期间，分布在西班牙西部的 254 个监测样地的数据，这些数据来自不同的监测网络，包括国际合作项目 “空气污染对森林影响的评估和监测”（ICP Forests）的国家级网络、区域损害监测网络以及国家公园监测和评估网络。他们将这些数据进行了统一处理，以确保数据的可靠性和可比性。
研究人员对土壤数据和气候数据进行了详细分析。土壤数据包括土壤的 pH 值、沙子（SAND）、黏土（CLAY）、氮（N）和有机碳（SOC）含量等，这些数据来自具有高分辨率的 SoilGrid 2.0。气候数据则来源于 CHELSA 2.1 数据库，涵盖了年均温（TEMP）、月均温标准差（TEMP.SEA）、年降水量（PREP）等多个指标。通过这些数据，研究人员全面了解了样地的环境状况。
为了进一步分析数据，研究人员运用了 K - medoids 聚类算法，根据环境变量将样地划分为不同的生态区域。同时，使用主成分分析（PCA）来探究环境变量与生态区域之间的关系。此外，他们还构建了加法模型，研究气候变量和年份对冬青栎落叶动态（defol_year）的影响。
研究结果
- 静态分析结果：研究发现，平均落叶率在 17.9% - 21.5% 之间。落叶程度（DEFOL）与黏土含量（CLAY）和平均气温（TEMP）呈正相关，与氮含量（N）和纬度（LAT）呈负相关。这意味着在温暖且黏土含量高、氮含量低的地区，冬青栎的落叶情况更为严重。通过聚类分析确定了三个生态区域，位于北方、气候更凉爽湿润的生态区域 3（E3）的冬青栎落叶率显著低于位于南方、环境更恶劣的生态区域 1（E1）和生态区域 2（E2）123。
- 落叶动态分析结果：在 1987 - 2018 年期间，三个生态区域的温度（tas）均呈现显著上升趋势，而降水量（pr）没有明显的线性变化趋势。从落叶动态来看，1987 - 1997 年，三个生态区域的落叶率都有所增加，其中 E3 的增幅最大；1998 - 2011 年进入稳定期；2012 - 2018 年又再次上升，但幅度相对较小。总体上，E3 的平均落叶率始终较低45。
研究结论与讨论
这项研究通过大规模、长时间的监测和分析，揭示了冬青栎农林系统中落叶的时空动态变化规律。研究表明，气候和土壤条件对冬青栎的落叶有着重要影响。温度升高和降水减少的气候条件，以及土壤中黏土含量高、氮含量低等因素，都会加剧冬青栎的落叶情况。这不仅会影响冬青栎的生长和健康，还可能威胁到整个农林系统的稳定性和生态系统服务的提供，尤其是在南方更为脆弱的地区。
此外，研究还发现，尽管冬青栎在一定程度上能够通过一些生理机制应对环境压力，但长期的干旱等不利条件会对其造成慢性、持久的影响，限制其恢复能力。而且，虽然轻度落叶在各生态区域中最为常见，但未来气候的持续变化仍可能导致落叶情况进一步恶化。
该研究成果发表在《Agroforestry Systems》上，为深入理解地中海农林系统的动态变化提供了重要依据。同时，也为制定合理的农林系统管理策略、应对气候变化对森林生态系统的影响提供了科学支持。后续研究可以进一步探索生物因素（如昆虫、真菌等病原体）和农业林业管理措施对冬青栎落叶的综合影响，从而更全面地揭示农林系统的变化机制，为保护和可持续利用这些宝贵的生态资源提供更有力的保障。
