不同景观尺度下森林类型与立地特征对西班牙比斯开地区植物多样性与组成的驱动机制研究

本研究针对快速扩张的桉树人工林对生物多样性的潜在负面影响，通过对比比斯开地区三种主要森林系统（桉树人工林、松树人工林和原生林）的植物多样性与组成，结合多尺度景观分析和贝叶斯层次模型，揭示了原生林在维持典型森林植物多样性中的核心作用，为区域森林可持续管理提供了重要科学依据。

　　

在全球范围内，快速生长的外来树种人工林为木材工业的迅速发展提供了重要支持，但高强度管理也带来了生物多样性下降的隐忧。西班牙巴斯克地区的比斯开省自19世纪起通过松树人工林进行造林，近几十年却出现了松树被桉树替代的趋势。这种转变可能因桉树更短的轮作周期（12-15年）而对生物多样性产生更严重的负面影响。然而，由于桉树人工林在当地引入时间较短，其生态影响尚未得到充分研究。在此背景下，巴斯克地区于2022年颁布了桉树种植禁令，为科学评估其生态效应提供了时间窗口。

为探究这一关键问题，来自巴斯克大学的研究团队在比斯开省选取了100个样地（20个原生林、20个松树人工林和60个桉树人工林），通过跨尺度研究设计（250-1000m缓冲区）系统分析了森林类型、周边景观和立地特征对维管植物多样性和组成的驱动机制。研究采用贝叶斯层次模型分析总体多样性及各生活型多样性，运用CCA（典范对应分析）解析物种组成影响因素，并通过Kruskal-Wallis检验和Bootstrap方法比较不同森林系统的保育价值。

研究团队创新性地采用了多尺度景观分析方法，通过QGIS软件建立四个半径梯度（250/500/750/1000m）的缓冲区计算六类土地利用占比；采用50m十字样带法进行植被调查，记录5个垂直层次（0-0.2m至>7m）的物种盖度；运用点中心四分法测定森林结构参数；通过Moran特征向量图（MEMs）控制空间自相关性；最终构建具有非信息先验的贝叶斯层次模型，采用WAIC（广泛适用信息准则）进行模型选择。

研究结果揭示：在多样性方面，原生林展现出显著优势，其总体物种丰富度（25.35±1.51）显著高于松树人工林（18.35±1.23）和桉树人工林（14.18±0.57）。生活型分析显示，原生林的乔木层多样性（1.19±0.06）是桉树人工林（0.52±0.04）的2.3倍，草本层多样性（2.01±0.10）更是达到桉树人工林（0.92±0.05）的2.2倍。垂直结构上，原生林在>3m层次的盖度（47.42-82.67%）显著高于人工林，而桉树人工林在1-3m层表现出最高盖度（46.80±2.26%），反映其灌丛优势特征。

景观尺度分析发现：周边景观中原生林占比每增加10%，总体物种丰富度平均提升8.7%（95%CI：5.2-12.3%），这种促进作用在所有缓冲区尺度均显著。相反，桉树人工林占比增加会显著降低灌木丰富度（β=-0.32,p<0.05）和草本Shannon指数。开放生境对多样性的正向效应在750m尺度最强（β=0.41），而城市用地在250m尺度负面影响最大（β=-0.28）。

立地特征的影响表现为：土壤有机质（SOM）含量与总体丰富度呈显著正相关（r=0.63），松树人工林的SOM含量（12.8±0.7g/kg）显著高于桉树人工林（9.2±0.5g/kg）。树高与密度对多样性呈负效应，每增加100株/ha的密度会导致Shannon指数下降0.15个单位。CCA分析进一步证实，冠层盖度（F=2.00,p=0.028）和水源距离（F=2.16,p=0.022）是驱动物种组成分异的关键因子。

讨论部分强调了三方面科学价值：首先，证实桉树人工林不能替代松树人工林作为生物多样性保育的折中方案，其更短的轮作周期和更强的光渗透性导致典型林下物种流失。其次，揭示了多尺度景观异质性的重要性——即使在大尺度（1000m）上，周边原生林仍能通过物种扩散提升人工林多样性。最后，提出了基于证据的管理建议：优先保护原生林核心区，在人工林中保留枯木以增加SOM，并通过引入乡土树种改善冠层结构。

这项发表在《Forest Ecology and Management》的研究为正处于林业政策调整期的比斯开省提供了关键科学依据。研究结果直接支持了当前桉树种植禁令的延续，同时指出松树人工林通过可持续管理可成为生物多样性保育的次级选择。该成果的创新性在于首次在区域尺度上量化了桉树人工林的生态影响，并为全球类似气候区的森林转型提供了可借鉴的评估框架。