西北德国苏格兰松扰动生态研究：基于从业者报告的损害严重性分析及其对气候变化的响应

针对气候变化下苏格兰松（Pinus sylvestris）衰退的复杂扰动机制，本研究通过分析德国西北部四州“森林健康通知门户（FHNP）”10年数据，结合管理计划与气候协变量，构建贝叶斯β回归模型，揭示了生物与非生物因子对致死性扰动的贡献差异（风暴仍为主导但生物因子趋近），量化了损害严重性的左偏分布（均值0.5 ha，中位数0.12 ha），为资源调配策略提供实证依据。

　　

在全球气候变化背景下，温带森林正经历前所未有的扰动压力，其中苏格兰松（Pinus sylvestris）作为德国存量最丰富的树种，其生态与经济价值面临严峻挑战。尽管该树种以耐极端条件著称，但近年来的干旱、风暴及病虫害叠加效应导致其死亡率显著上升。然而，量化低至高严重性扰动的空间格局及其驱动因素仍存在数据缺口——传统遥感技术难以捕捉林下动态，而采伐统计数据又无法精准关联到特定林分。这一困境促使德国西北部四州（黑森、下萨克森、萨克森-安哈尔特和石勒苏益格-荷尔斯泰因）的林业部门于2014年推出“森林健康通知门户（FHNP）”，旨在标准化从业者的损害报告流程。

为挖掘FHNP这一未被充分开发的数据库潜力，研究人员开展了一项探索性研究，通过整合28,280条苏格兰松损害记录、森林管理计划及气候数据，构建了独特的空间关联数据集。研究聚焦三个核心问题：（1）致死性扰动因子的主导模式；（2）驱动松树死亡的因果链；（3）能否从FHNP条目中建模损害严重性以量化扰动强度。相关成果发表于《Trees, Forests and People》，为理解混合严重性扰动机制提供了新视角。

关键技术方法
研究采用贝叶斯分布回归模型（β回归），将损害严重性y（定义为受害林分面积或体积占比）与12类协变量（如土壤有效持水量awc、气候水收支cwb_t_cn
、混合比例v_mix
等）关联。数据预处理包括FHNP点面坐标转换、管理计划线性更新（补偿时间差Δt），并通过移动窗口法计算30年气候常态（t_cn
）与事件前1-2年（t₀
, t₁
）气象指标。模型通过R包brms实现，采用8链4000次迭代的后验采样，以留一法交叉验证评估稳健性。

研究结果

3.1 扰动因子格局
风暴是致死性损害的最频繁诱因（占FHNP记录的45%），但真菌（如异担子菌H. annosum）和蛀干昆虫（如小蠹虫Scolytinae）在2018年后显著增加。值得注意的是，非风暴扰动（如病害）的单个事件严重性（11%）高于风暴（4-6%），但后者因高频次仍主导总木材损失。

3.2 损害严重性驱动机制
体积混合比v_mix
影响最大——纯林或高混合度（>75%）林分的损害风险更高，反映竞争与生态位重叠的复杂平衡。气候水收支cwb_t_cn
的正效应表明长期湿润条件可缓冲损害，而短期干旱（ari_t₀
）则加剧死亡率。此外，自然立木度sd_nat
每增加10%，损害严重性下降0.9%，印证了密度管理对稳定性的作用。

3.3 严重性量化模型
概率密度函数显示损害严重性呈左偏分布（μ=0.046，φ=12.083），95%事件影响<25%林分面积。敏感性分析证实模型对协变量变化的稳健性，如干旱指数ari_t₀
的2.5%分位值仅使曲线斜率微调。

结论与意义
本研究首次通过从业者报告数据揭示了苏格兰松的“扩散-离散”混合扰动模式：高频小规模事件（中位0.12 ha）与偶发集群死亡共存。这一发现挑战了政策制定中“大尺度扰动主导”的传统认知，强调需调整资源部署策略——例如针对生物因子增加卫生伐频次，而对风暴优先安排抢救性采伐。

从生态学角度看，松树在肥沃土壤或高混合林分中的脆弱性，折射出气候变化下树种适应性管理的矛盾：短期通过降低竞争可缓解压力，但长期可能削弱生态系统冗余。研究建立的β回归框架（R²
=38%）为其他树种的扰动分析提供了可迁移方法，而FHNP的持续监测将助力验证气候-干扰耦合假说。正如作者指出，未来需延长观测周期以捕捉食叶昆虫等长周期扰动，并优化空间显式建模以解析林分异质性的调节作用。