欧洲赤松间伐后生物量分配策略的快速调整研究 —— 应对气候变化的森林管理新启示

【字体: 时间:2025年05月15日 来源:European Journal of Forest Research 2.6

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  为探究间伐对欧洲赤松(Pinus sylvestris L.)地上生物量及分配模式的短期影响,研究人员设对照、中度上层 / 下层间伐、重度下层间伐处理,发现重度间伐下优势树 dbh、叶面积增量及叶面积与边材面积比(AL:AS)显著更高,表明其可快速调整分配策略,为气候变化下森林管理提供依据。

  在全球气候变暖的大背景下,北欧寒温带森林正面临着温度升高、干旱频发的严峻挑战。欧洲赤松(Pinus sylvestris L.)作为北欧地区的主要造林树种,其生长与生存状况对区域生态平衡和林业经济至关重要。然而,传统的森林管理方式在应对气候变化带来的资源竞争加剧、树木生长受限等问题时,逐渐暴露出局限性。如何通过合理的营林措施提升树木的抗逆能力,维持森林生态系统的稳定性,成为林业研究领域的紧迫课题。
瑞典农业科学大学(Swedish University of Agricultural Sciences)的研究团队针对这一问题,开展了欧洲赤松间伐(Thinning)效应的专项研究。他们以位于瑞典中部的两片欧洲赤松人工林为研究基地,设置了对照(未间伐)、中度上层间伐、中度下层间伐和重度下层间伐四种处理方式,通过长达三年的实地观测与破坏性采样,深入分析了间伐对树木胸径(dbh)、生物量分配、叶面积(LA)、边材面积(SA)及冠层结构等关键指标的影响。研究成果发表在《European Journal of Forest Research》上,为寒温带森林的适应性管理提供了重要的科学依据。

研究人员主要采用了以下关键技术方法:首先,在实验设计上,通过随机区组设计,在两个研究地点设立了四个重复区块,每个区块内设置不同间伐强度的样地,确保了实验结果的可靠性和可重复性。其次,在生物量测定方面,分别于间伐前(2020 年)和间伐后三年(2023 年)进行了两次破坏性采样,采集了不同径级树木的地上部分生物量数据,包括针叶、枝干、树皮等组分,并通过实验室分析建立了各组分的生物量估算模型。此外,还运用 ImageJ 软件对叶片扫描图像进行处理,计算叶面积和边材面积,并通过混合效应模型和方差分析(ANOVA)等统计方法,对不同处理间的差异进行了显著性检验。

树生长动态


间伐处理显著改变了林分的基础生长参数。重度下层间伐的样地中,优势树(每公顷 300 株最大树木)的胸径年增长量达到 0.42 cm,显著高于其他处理组,而对照处理仅为 0.29 cm。这表明高强度间伐有效缓解了树木间的竞争,促进了优势树的径向生长。然而,各处理组在树高生长上未表现出显著差异,说明间伐对树木纵向生长的影响较为有限。

地上生物量分配


从整体生物量来看,对照组的地上总生物量最高,但重度间伐处理的优势树在茎干生物量增量上表现突出,达到 4.3 kg / 年,显著高于对照和中度上层间伐处理。这说明间伐促使树木将更多的资源分配到茎干生长,以快速占据空间和获取资源。在生物量组分比例上,茎木占比达 75.1%,是最主要的碳储存组分,间伐对各组分的分配比例影响较小,但重度间伐组的针叶生物量增量显著高于其他处理,反映出其光合能力的增强。

叶面积与边材面积关系


叶面积与边材面积比(AL:AS)是衡量树木水分利用效率和光合能力的重要指标。研究发现,重度间伐处理的优势树在间伐后三年的 AL:AS值显著高于对照组,表明其通过增加叶面积和优化水分运输结构,提高了资源利用效率。同时,间伐处理降低了林分的叶面积指数(LAI),对照组的 LAI 在 2023 年达到 3.35 m2/m2,而重度间伐组仅为 1.57 m2/m2,这可能与间伐导致的树木密度降低有关,但优势树个体的叶面积增量弥补了群体密度下降的影响。

冠层结构特征


冠高比(HDR)和活冠比(LCR)的变化反映了树木冠层结构的调整。重度间伐处理的 HDR 显著低于其他处理,表明树木更倾向于横向生长而非纵向延伸,这可能与资源分配策略的改变有关。同时,重度和中度下层间伐处理的 LCR 较高,说明其保留了更多的活枝,有利于维持较强的光合作用和碳吸收能力。

研究结论与意义


本研究表明,欧洲赤松在间伐后三年内能够通过快速调整生物量分配策略,增强对资源的获取和利用能力。高强度的下层间伐尤其有效,不仅促进了优势树的胸径生长和茎干生物量积累,还通过提高 AL:AS值和优化冠层结构,提升了树木的水分利用效率和光合潜力。这些结果为气候变化下的森林管理提供了重要启示:合理的间伐措施可作为一种适应性管理策略,帮助树木应对干旱等极端气候事件,维持森林生态系统的生产力和稳定性。未来研究可进一步关注间伐对树木生理过程(如蒸腾作用、碳代谢)的长期影响,为制定可持续的森林经营方案提供更全面的科学支撑。

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