火灾严重程度梯度下受威胁湿润硬叶林功能群多样性与群落结构的响应机制

本研究针对气候变化下火灾烈度增加对湿润硬叶林（WSF）生态系统的威胁，通过调查2019/2020年澳大利亚特大火灾后不同火烧强度（中度、高、极端）与未火烧样地的植物群落恢复动态。研究发现火灾严重程度与物种多样性呈驼峰关系，极端火烧导致功能群组成显著改变，揭示了火灾烈度通过影响功能性状（如萌芽能力R/K、种子储存类型S/C/T）驱动群落状态转变的机制，为濒危生态群落（TECs）的保护提供科学依据。

　　

气候变化正导致全球火灾格局发生深刻变化，极端火灾事件如2019/2020年澳大利亚"黑色夏季"大火（megafires）频发，其前所未有的规模和强度对生态系统构成严峻挑战。湿润硬叶林（Wet Sclerophyll Forests, WSF）作为介于雨林和干旱硬叶林之间的过渡带，包含两类生态要素，其独特的结构和功能使其成为研究火灾-植被互作的理想系统。然而，这类森林中近半数面积在特大火灾中被焚毁，其中超过25%的区域甚至短于建议的最小火灾间隔期，这对依赖长期恢复周期的物种构成严重威胁。更令人担忧的是，火灾严重程度（fire severity）的升高可能通过改变土壤热通量、种子库活力和萌芽能力等关键过程，推动群落向更易燃的组成状态转变，但这一过程的群落尺度证据仍属空白。

针对这一科学问题，新南威尔士大学的研究团队以澳大利亚新南威尔士州两种受威胁湿润硬叶林群落（Upland Basalt Eucalypt Forests和Turpentine-Ironbark Forest）为研究对象，在2019/2020年特大火灾后设置22个样地（含19个火烧样地和3个未火烧对照），按冠层受损程度划分为中度（部分冠层燃烧）、高度（冠层完全燃烧）和极端（冠层完全烧毁）三个火烧强度梯度。研究采用标准化50m样带结合5×5m样方调查，记录物种盖度、多度及功能性状（萌芽类型R/K、种子储存方式S/C/T、种子大小S/L），运用Hill指数分析多样性，通过NMDS（非度量多维标度）和PERMANOVA（置换多元方差分析）解析群落组成差异。

关键方法
研究采用GEEBAM（Google Earth Engine Burnt Area Map）技术基于dNBR（归一化燃烧比）量化火烧强度，结合地面验证（焦枯高度和冠层消耗）确保精度。植物调查分冠层（>6m）、灌木层（0.7-6m）和地表层（<0.7m）记录267种植物，按功能类型（如RCS：萌芽型+冠层储种+小种子）分类。统计分析使用vegan包计算物种丰富度、Shannon和Simpson指数，通过multipatt分析功能群与火烧强度的关联性。

研究结果

1. 地表层响应
三年后数据显示物种丰富度呈驼峰曲线：中度火烧样地最高（25.3±1.6），极端火烧（18.3±1.2）和未火烧样地（16.3±1.2）较低。NMDS显示火烧与未火烧样地组成显著分离（p<0.01），未火烧样地特有11种雨林物种（如Pandorea pandorana）。功能群分析发现KTL（火致死+大种子瞬态库）专属于未火烧区，而RSS（萌芽+土壤储种）主导火烧区。

2. 灌木层动态
PERMANOVA揭示火烧强度与时间交互效应显著（p<0.05）。极端火烧样地7种先锋树种（如Acacia falciformis）独占性出现，而RCS（萌芽+冠层储种）功能群在极端火烧样地占比提升300%。Hill指数显示中度火烧支持最高功能多样性（10.8±0.6）。

3. 冠层长期影响
极端火烧导致冠层物种锐减（1.7±1.7种），仅存桉树（Eucalyptus radiata）。未火烧样地保持RTL（萌芽+大种子瞬态库）功能群优势，对应雨林树种Doryphora sassafras的持续存在。

结论与意义
该研究首次在群落尺度验证了"中度干扰假说"在火灾烈度梯度上的适用性，揭示中度火烧（而非极端火烧）最有利于维持WSF多样性。极端火烧通过筛选RCS功能群（如桉树）和淘汰KTL功能群（如雨林物种），可能加速群落向易燃状态转变。值得注意的是，三年恢复期仍不足以使极端火烧样地恢复原有多样性，暗示"间隔挤压"（interval squeeze）效应可能在频繁极端火灾下加剧。研究为濒危生态群落（TECs）管理提供关键指标：保护未火烧斑块作为雨林物种避难所，并将火烧强度控制在中等水平以维持群落韧性。这些发现对全球频发特大火灾背景下的植被恢复策略具有重要指导价值。