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在气候变化背景下，地中海地区干旱加剧，为探究干旱对伊比利亚森林冠层绿色度、树木生长和繁殖的影响，研究人员选取西班牙 5 个森林开展研究。结果发现干旱影响因物种和地点而异，且生长受影响更大。该研究为森林应对干旱提供重要参考。
在全球气候变化的大背景下，地中海地区宛如一个敏感的 “气候晴雨表”，正经历着显著的变化。从冬季到春季，这里的气温不断攀升，降水却日益减少，土壤水分在植物生长季持续降低。西班牙大陆就是这种干旱化趋势的典型代表，其北部和西部因冬春降水减少，时常陷入干旱的困境。
在这片受干旱影响的土地上，森林生态系统正面临着严峻的挑战。尽管已有一些研究分别关注了干旱对森林冠层绿色度、树木生长和繁殖的影响，但对于这三者之间复杂的相互关系，科学界仍知之甚少。而且，干旱胁迫在不同时间对绿色度、生长和种子或球果生产的影响存在差异，这进一步增加了研究的难度。此外，未来气候情景显示，气温上升可能导致开花提前、春夏干旱加剧、秋冬更温暖干燥，这无疑会给地中海地区关键树种的种子生产带来更大的压力。因此，深入研究干旱对森林生态系统的影响迫在眉睫，这不仅有助于我们理解森林动态变化，还能为森林资源的保护和管理提供科学依据。
来自国外多个研究机构的研究人员针对这些问题展开了研究。他们选取了西班牙的 5 个森林作为研究对象，这些森林分别由 3 种主要针叶树种和 2 种阔叶树种主导，涵盖了不同的生物地理、生态和气候梯度，尤其是不同程度的干旱环境。研究人员通过多种方法，对干旱条件与冠层绿色度（以归一化植被指数 NDVI 衡量）、径向生长（通过树轮宽度）以及种子或球果生产之间的关系进行了深入分析，相关研究成果发表在《Forest Ecosystems》上。
研究人员在开展研究时，主要运用了以下几种关键技术方法：首先，利用标准化降水蒸散指数（SPEI）来评估干旱的严重程度和持续时间，其数据来源于 CSIC 干旱监测网页 1970 - 2022 年的 1.1 平方公里网格月气候数据；其次，借助 Google Earth Engine（GEE）获取研究地点的 NDVI 系列数据，并采用最佳像素合成方法处理；再者，通过在不同地点采集 27 - 152 棵成熟优势树的树芯，利用树木年代学方法测量树轮宽度，进而分析树木的径向生长；最后，采用陷阱收集或视觉估计等多种方法来量化种子或球果的产量 。
研究结果
- NDVI、生长指数和种子或球果生产之间的关系：在一些年份，如 2005 年，苏格兰松和圣栎的生长指数较低，圣栎甚至没有种子生产，这些情况都与严重干旱相吻合。同时，石松在干旱年份的 NDVI 值也有所下降。此外，研究还发现，圣栎的 NDVI 与种子生产呈正相关，但不显著；除了欧洲山毛榉前一年（t - 1）的生长与当年（t）的 NDVI 存在显著正相关外，其他物种的 NDVI 与生长指数之间大多没有显著相关性。在银枞、苏格兰松、圣栎和石松中，生长与种子或球果生产之间的关系各不相同，有的呈负相关，有的呈正相关，还有的存在滞后负相关。
- 干旱严重程度、NDVI、生长和种子或球果生产之间的关系：SPEI 系列显示，银枞和圣栎生长地呈现干旱化趋势。研究发现，生长在湿冷地区的物种（银枞、欧洲山毛榉、苏格兰松）的生长指数与 SPEI 的相关性最高，其次是生长在干暖地区的物种（圣栎、石松）。银枞的 SPEI 与 NDVI 的相关性最强，而在所有物种和地点中，除了圣栎，种子和球果生产与 SPEI 大多呈负相关，即湿润条件有利于圣栎的橡子生产，而干燥条件则促进其他一些物种的种子或球果生产。
- Climwin分析结果：通过Climwin分析发现，大多数选定的模型是非线性的。生长和种子数据对 SPEI 的响应比 NDVI 更明显，且非线性的 SPEI - 种子关系使得相关系数比简单相关性分析时更高。不同物种的 SPEI 与 NDVI、生长指数和种子或球果生产之间的关系类型和重要驱动时间各不相同。例如，银枞、欧洲山毛榉和苏格兰松在干旱年份的种子或球果产量较高；石松在最干旱和最湿润的年份球果产量高，而在中等 SPEI 值的年份产量低；圣栎在湿润年份的橡子产量增加 。
研究结论与讨论
研究表明，干旱对不同树种的冠层绿色度、径向生长和种子或球果生产有着不同程度的影响。这种影响的差异主要取决于物种对气候的特定响应，而这又受到生长地点的干旱程度以及生长和繁殖物候的影响。总体而言，径向生长对干旱的敏感度高于冠层绿色度和种子或球果生产。在湿润地区的物种（银枞、欧洲山毛榉、苏格兰松）中，干旱会促使其产生更多的种子或球果；而在干燥地区的物种（石松和圣栎）中，干旱则会导致种子或球果产量下降。在圣栎中，严重干旱会显著降低其生长和橡子产量，这凸显了在未来干旱化加剧的情况下，部分树种或种群的长期生存和再生可能面临的风险。
此外，研究还发现，干旱作为一种重要的气候信号，对树木繁殖有着复杂的影响。虽然干旱可能会触发湿润地区树木的高种子产量，但在缺水条件下，这些树木的招募成功率可能仍然较低，从而限制了森林的更新。同时，研究中未发现大多数常绿树种在生长和繁殖之间存在明显的权衡关系，这表明生长 - 繁殖的相关性并不一定意味着资源的权衡，它们可能同时受到相同气候因素的驱动。
这项研究为我们深入理解干旱对森林生态系统的影响提供了重要依据，有助于森林管理者制定更加科学合理的管理策略，以应对气候变化带来的挑战。但研究也存在一定的局限性，如使用的方法多样且部分地点样本重复有限，数据集长度有限等。未来的研究可以进一步扩大研究范围，增加样本数量，并利用更长时间序列的数据，以更全面地探究干旱对森林生态系统的影响。
