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森林死亡事件因暖干化加剧,西南欧成热点。研究聚焦西班牙比利牛斯山 4 个林分(2 种苏格兰松、2 种银枞),分析衰退树木生长模式及干旱、槲寄生影响。发现苏松多突发死亡,银枞多渐进衰退,槲寄生是冷湿银枞林主因,揭示多因素互作机制。
森林作为陆地生态系统的核心,正面临前所未有的生存挑战。近年来,全球范围内森林死亡事件频发,西南欧地区更因暖干化气候成为树木 mortality 的热点区域。西班牙比利牛斯山的山地森林中,苏格兰松(Pinus sylvestris)和银枞(Abies alba)的衰退与死亡现象尤为突出,但两种树种的死亡模式和驱动因素尚不明确。解开这些谜团,对理解气候变化下森林生态系统的脆弱性及制定保护策略至关重要。
为此,西班牙研究人员针对该区域的两个典型气候位点(较暖干的 Fago 和较冷湿的 Villanúa),选取 4 个高死亡率林分(2 个苏格兰松林、2 个银枞林)展开研究。通过分析树木生长动态、气候相关性及生物胁迫因子,揭示了不同树种死亡过程的关键差异,相关成果发表在《Forest Ecology and Management》。
关键技术方法
研究采用树木年轮生态学(dendroecology)技术,采集存活与死亡树木的年轮样本,测量树轮宽度(TRW)并计算 basal area increment(BAI)。运用贝叶斯回归(Bayesian regression)结合变点分析(change-point analysis),解析个体及林分水平的生长趋势变化。通过标准化降水蒸散指数(SPEI)量化干旱胁迫强度,并分析其与生长指数(RWI)的 Pearson 相关性。此外,对槲寄生(Viscum album)侵染程度进行定性评估,结合微生境因子(土壤、坡向、坡度等)综合探讨死亡驱动机制。
研究结果
3.1 生长趋势
1950-2000 年存活与死亡树木生长趋势相似,2000 年后差异显著。银枞死亡树木生长衰退更明显,尤其在 Villanúa 站点;苏格兰松死亡树木生长差异较小,但 Fago 站点部分个体呈现突发衰退。
3.2 气候 - 生长关系
Fago 站点和 Villanúa 苏格兰松林的生长与干旱(SPEI4)及高温显著相关,其中 Fago 苏格兰松死亡个体与 8 月 SPEI4 的相关系数达 0.64(p<0.001)。Villanúa 银枞林生长与气候无显著关联,仅与前一年 8 月及当年 3 月温度呈负相关。
3.3 生长衰退模式
苏格兰松以突发衰退(模式 1:无前期生长下降的死亡)和模式 3(突然生长下降后停滞)为主,尤其在 Villanúa 站点多表现为无前期衰退的突发死亡。银枞则以渐进衰退(模式 2)和模式 3 为主,Fago 站点部分个体呈现持续下降趋势,Villanúa 站点个体因槲寄生侵染表现为多模式混合衰退。
3.4 槲寄生的作用
Villanúa 银枞林槲寄生侵染率极高,其生长与气候无显著关联,表明槲寄生是该站点死亡的唯一驱动因子。槲寄生通过掠夺宿主资源、降低抗旱能力,最终导致树木死亡,而其他站点槲寄生仅为次要因子。
3.5 微生境与管理影响
土壤浅薄、阳坡等微生境加剧苏格兰松对干旱的敏感性,历史采伐导致的林分密度变化及树种组成改变,可能通过竞争加剧树木衰退。例如,Fago 银枞林曾经历择伐,遗留个体生长势弱,更易受干旱胁迫。
结论与讨论
本研究揭示了苏格兰松和银枞死亡模式的显著差异:前者以干旱和高温引发的突发死亡为主,后者在暖干生境中受气候驱动渐进衰退,而在冷湿生境中因槲寄生侵染主导死亡。微生境条件(土壤、坡向等)和历史管理(采伐遗留效应)作为次要因子,通过增强树木脆弱性间接促进死亡过程。
研究结果突破了 “单一因子驱动森林死亡” 的传统认知,证实多种胁迫因子的复杂互作是关键。对森林管理而言,需针对不同树种和生境制定策略:在干旱敏感区优化林分密度以缓解竞争,在槲寄生高发区推广混交林以减少宿主聚集度。这些发现为预测气候变化下森林动态、制定针对性保护措施提供了重要科学依据,有助于提升生态系统韧性,应对未来更频繁的极端气候事件。