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在森林生态系统中，火与荫对植物的影响备受关注。研究人员针对长叶松（Pinus palustris）和短叶松（P. echinata）等物种，开展火与荫交互作用的研究。结果发现，长、短叶松幼苗耐火性随荫蔽度增加而降低，且与入侵硬木树种存在差异。这为森林恢复提供重要依据。
在广袤的森林世界里，树木们时刻面临着各种挑战，其中火和荫蔽就是影响它们生存的重要因素。在过去，北美地区的许多开阔森林，像稀树草原和林地，经常受到低强度地表火的洗礼。长叶松和短叶松凭借着保守的早期高度生长策略、快速的树皮生长能力以及幼苗被火烧后重新萌发的本领，成为了这片土地上的优势树种。曾经，它们在美国东南部占据了超过 6000 万公顷的土地，是森林生态系统的重要组成部分。
然而，随着时间的推移，情况发生了巨大的变化。由于长期的防火措施，许多开阔森林逐渐演变成了封闭树冠的森林。在这样的环境中，火敏感的物种开始大量繁殖，与长叶松和短叶松竞争生长空间。荫蔽成为了影响树木生存的重要压力因素，而对于长叶松和短叶松来说，它们本身并不耐荫，荫蔽环境可能会削弱它们的耐火能力。但一直以来，人们并不清楚长叶松和短叶松在荫蔽达到何种程度时，耐火性会开始下降。同时，入侵物种的特性也影响着森林恢复工作中规定火烧的效果。所以，为了深入了解这些问题，来自美国佛罗里达大学的研究人员开展了一项研究，其研究成果发表在了《Forest Ecology and Management》杂志上。
研究人员在美国佛罗里达州圣罗莎县的佛罗里达大学杰伊研究设施进行实验。他们建立了荫棚实验，选取了六种原产于亚热带的树种，在四种不同荫蔽程度（无荫蔽、63%、73%、90%）下施加规定火烧，以此来研究火与荫蔽对这些树种幼苗死亡率和恢复情况的影响。实验过程中，研究人员测定了火灾前非结构性碳水化合物（NSC）的储存量，观察火灾后幼苗的存活机制（是通过主干存活还是重新萌发）、生长情况以及 NSC 的恢复情况。
研究结果
- 火灾后幼苗死亡率：不同物种在不同荫蔽程度下的死亡率差异显著。火炬松（P. taeda）的火灾后死亡率最高，达到 88 - 96%，且在各个荫蔽程度下都显著高于 Mockernut Hickory（69 - 87%）。在无荫蔽条件下，火炬松被火烧死的可能性比短叶松和长叶松分别高出 75 - 76%。
- 幼苗死亡率与荫蔽的关系：在控制了燃料丰度和幼苗年龄后，长叶松和短叶松的火灾后死亡率随着荫蔽程度的增加而持续上升，这表明它们的耐火性在下降。在 63 - 90% 荫蔽条件下，短叶松的火灾后死亡率显著高于 Mockernut Hickory，这说明在封闭树冠条件下，森林物种可能比稀树草原物种更耐火。
- 恢复机制：随着荫蔽程度的增加，重新萌发成为长叶松和短叶松的主要存活机制。对于入侵物种，其存活完全依赖于在不同荫蔽程度下的重新萌发。
- NSC 恢复情况：北方红栎（Quercus rubra）和 Mockernut Hickory 的火灾后 NSC 恢复量随着荫蔽强度的增加而增加，而短叶松的 NSC 恢复量则随着荫蔽强度的增加而下降。
研究结论与讨论
研究结果表明，荫蔽强度的增加会降低耐火性，尤其是对于不耐荫的针叶树种。而入侵的硬木树种在不同荫蔽条件下有着不同的反应，Mockernut Hickory 和北方红栎等耐荫物种可能更能适应火和荫蔽的共同作用。这一研究结果对于森林管理和恢复工作有着重要意义。在进行森林恢复时，应充分考虑荫蔽对树木耐火性的影响，将火灾前的荫蔽程度降低到 63% 以下，这样可以最大限度地减少长叶松和短叶松的死亡率，并加速它们火灾后的 NSC 恢复，提高它们在森林中的竞争力，从而促进森林生态系统的恢复和健康发展。
这项研究通过巧妙设计的荫棚实验，揭示了火与荫蔽交互作用对不同树种的影响，为森林生态系统的管理和恢复提供了关键的科学依据，有助于人们更好地理解和应对森林生态系统中复杂的环境变化。
