挪威云杉在排水北方泥炭地连续覆盖林业中的选择采伐生长响应研究

针对连续覆盖林业(CCF)中不同树群对选择采伐的生长响应机制不明的问题，研究人员通过树轮分析和广义加性混合模型(GAMM)揭示了挪威云杉(Picea abies)在排水泥炭地的生长动态。结果表明，受压木在采伐后1年即出现显著生长释放，其径向生长量可达预测值的3-4倍，而优势木仅增长50-100%。该研究为CCF在泥炭地森林管理中的应用提供了关键数据支撑。

　　

在应对气候变化的全球背景下，北方泥炭地森林的管理策略备受关注。这些生态系统不仅是重要的碳汇，也是木材生产的重要基地。然而，传统轮伐林业(RFM)带来的环境问题日益凸显，而连续覆盖林业(CCF)作为一种替代方案，虽然环境影响较小，但其对树木生长的影响机制尚不明确。特别是在排水泥炭地这种特殊生境中，CCF管理下的挪威云杉(Picea abies)生长响应更缺乏系统研究。这一知识缺口严重制约了CCF在北方泥炭地森林管理中的推广应用。

针对这一科学问题，来自芬兰自然资源研究所等机构的研究团队开展了一项创新性研究。他们在从北到南横跨北纬61°至66°的五个排水泥炭地样地，采集了477株优势木和受压木的树轮样本，运用广义加性混合模型(GAMM)分析了选择采伐(目标采伐后断面积12-13 m²/ha)对树木生长的影响。这项重要研究成果发表在《Forest Ecology and Management》上，为CCF在泥炭地森林管理中的应用提供了科学依据。

研究采用了多项关键技术方法：通过树轮年代学方法建立精确的生长序列；使用广义加性混合模型(GAMM)分析生长响应；将径向生长转换为断面积增量(BAI)进行量化比较；采用交叉验证评估模型预测效果。样本来自芬兰北部至南部的五个排水泥炭地CCF实验样地，包括采伐样地和对照样地。

研究结果揭示了多项重要发现：

5.1 描述性统计
优势木平均胸径达220 mm，显著大于受压木(63 mm)。树龄分析显示优势木平均74轮，而受压木仅35轮。这种显著的尺寸差异为理解生长响应差异提供了基础。

5.2 对选择采伐的响应
采伐后受压木表现出更强烈的生长响应。在五个样地中的四个，受压木的径向生长在采伐后3-4年达到预测值的3-4倍，而优势木仅增长50-100%。值得注意的是，受压木的生长响应比优势木早1年出现，表明其对环境变化的敏感性更高。

5.3 断面积增量
虽然受压木的径向生长响应更强烈，但由于其较小的树干尺寸，其断面积增量(BAI)仍显著低于优势木。这一发现解释了为什么CCF林分水平的生产力常低于RFM——主要是由于移除了大量高生产力的大径木。

5.4 径向生长预测
模型验证表明，结合树龄、胸径、树木效应和年际变化的预测模型可以解释80%的生长变异，为准确评估采伐影响提供了可靠工具。

讨论部分深入分析了这些发现的意义。研究表明，在排水泥炭地实施CCF时，即使采伐后水位因蒸散减少而上升，12-13 m²/ha的保留断面积仍能维持良好的生长条件。这一发现与Juutinen等(2021)的模型预测一致，即只有当采伐后断面积低于10 m²/ha时才需要排水沟维护。研究还揭示了资源竞争的不对称性：受压木主要受光限制，而优势木可能更多受土壤养分和水分的限制。

这项研究的重要创新在于首次系统评估了CCF管理下排水泥炭地挪威云杉的生长响应。研究结果表明，CCF中观察到的林分水平生产力下降主要是由于移除了大径木，而非受压木响应不足。这一认识对优化CCF采伐策略具有重要指导意义。此外，研究证实12-13 m²/ha的保留断面积既能维持树木生长，又能通过蒸散作用控制水位，为兼顾木材生产和温室气体减排的泥炭地森林管理提供了科学依据。

该研究的发现对实现芬兰2035年碳中和目标具有重要参考价值。特别是在泥炭地森林土壤已成为温室气体净排放源的背景下(Alm等，2023)，CCF提供了一种既能维持木材生产又能减少土壤排放的可持续管理方案。未来研究可进一步探讨不同采伐强度下的生长响应，以及长期CCF管理对泥炭地森林碳平衡的影响。