混交林与引入花旗松对欧洲山毛榉种子及幼苗动态的影响:解锁森林生态奥秘

【字体: 时间:2025年05月12日 来源:Forest Ecology and Management 3.7

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  为探究森林组成和环境因素对混交林自然更新的影响,研究人员以欧洲山毛榉(Fagus sylvatica)为对象,研究其在纯林及与挪威云杉(Picea abies)、花旗松(Pseudotsuga menziesii)混交林中的种子及幼苗动态。结果表明不同混交林影响各异,该研究为森林管理提供重要依据。

  在全球气候变化的大背景下,森林生态系统正面临着前所未有的挑战。极端气候事件频发,导致森林中的生物多样性不断减少,生态系统的功能也逐渐受损。为了应对这些问题,森林管理开始越来越注重提高森林对气候变化的适应能力。在这样的形势下,混交林以及非本土树种的应用成为了研究的热点,因为它们有可能缓解气候变化的影响,同时增强森林的生物多样性。
然而,目前对于森林组成和环境因素如何影响混交林自然更新的各个环节,人们的了解还十分有限,尤其是在混交林中有非本土树种存在的情况下。就拿欧洲山毛榉来说,虽然之前在中欧地区对它的自然更新有过不少研究,但大多是在纯林环境下进行的,很少涉及混交林,更鲜少研究它与非本土的花旗松混交的情况。而且,相比纯林,混交林的自然更新预测更为复杂,因为不同树种之间会相互影响,对土壤、光照、动物群落等方面都有不同的作用。这些因素相互交织,使得混交林的自然更新研究充满了未知和挑战。

为了深入了解这些问题,来自国外的研究人员开展了一项针对性的研究。他们选择了欧洲山毛榉作为主要研究对象,研究其在纯林以及与挪威云杉、花旗松混交林中的种子生存、萌发和幼苗生存情况。研究人员在德国下萨克森州的四个不同地点进行实验,每个地点设置了三种不同类型的森林样地,分别是纯欧洲山毛榉林、欧洲山毛榉与花旗松混交林以及欧洲山毛榉与挪威云杉混交林。

研究人员运用了多种技术方法来确保研究的准确性和科学性。在研究种子生存时,采用种子追踪法,给山毛榉种子系上不锈钢丝和编号标签,定期观察种子的存活情况。研究种子萌发时,设置种子萌发实验,模拟种子被埋藏和未被埋藏的两种情况,并利用相机陷阱防止啮齿动物干扰。对于幼苗生存研究,在样地设置样带,对幼苗进行计数和标记,每月监测其存活状况 。同时,研究人员还测定了一系列生物和非生物变量,如树冠覆盖、林下植被情况、土壤性质、小型哺乳动物数量等,并运用广义线性混合模型(GLMMs)等统计方法对数据进行分析。

研究结果主要包括以下几个方面:

  • 种子生存:与纯欧洲山毛榉林相比,两种混交林的种子存活率均有所降低。不过,花旗松混交林的种子存活率相比挪威云杉混交林,有略微增加的趋势。山毛榉种子产量对种子生存影响最大,产量越高,种子存活率越高。此外,树冠覆盖对种子生存有积极影响,而小鼠数量则对种子生存产生负面影响。
  • 种子萌发:森林类型对山毛榉种子萌发没有显著影响,无论是混交林还是纯林,种子萌发率没有明显差异。但是,种子是否被埋藏对萌发有显著影响,被埋藏的种子萌发率平均提高了 116%。
  • 幼苗生存:不同混交林的幼苗存活率差异显著,花旗松混交林的幼苗存活率最高,其次是纯欧洲山毛榉林,挪威云杉混交林的幼苗存活率最低。影响幼苗生存的主要因素包括 browsing damage(动物啃食伤害)、有蹄类动物的 access(进入情况)、林下植被密度、土壤质量和树冠覆盖。其中,动物啃食伤害和有蹄类动物的进入会降低幼苗存活率,而土壤质量和树冠覆盖则对幼苗生存有积极作用。
  • 幼苗数量:在春季,混交林的幼苗数量比纯欧洲山毛榉林少,但两种针叶树混交林之间的幼苗数量差异不显著。到了秋季,混交林的幼苗数量依然少于纯林,不过花旗松混交林的欧洲山毛榉幼苗数量比挪威云杉混交林更多。种子产量和树冠覆盖对幼苗数量有正向影响,而林下植被覆盖和动物啃食压力则对幼苗数量产生负面影响。

综合研究结果和讨论部分,该研究揭示了混交林和环境因素对欧洲山毛榉自然更新的不同影响,并且发现这些影响在山毛榉的不同生长阶段有所差异。这一研究结果对于森林管理具有重要的指导意义,为混交林的科学管理提供了有力依据。例如,研究表明花旗松混交林有利于欧洲山毛榉幼苗的生存,这意味着在森林经营中,可以适当引入花旗松来促进欧洲山毛榉的更新。然而,由于欧洲山毛榉在花旗松 - 山毛榉混交林中具有较强的竞争优势,长期来看,可能需要进行积极的管理,以维持混交林的树种比例稳定,避免混交林逐渐转变为纯欧洲山毛榉林。该研究成果发表在《Forest Ecology and Management》上,为相关领域的研究和实践提供了重要的参考,推动了森林生态系统自然更新和适应性管理的深入研究。

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