地中海石松林中外来龟蜡蚧暴发加剧火灾严重性的机制研究

本研究针对地中海地区石松(Pinus pinea)林中外来龟蜡蚧(Toumeyella parvicornis, TP)暴发与极端野火的相互作用机制展开研究。通过结合Rothermel地表火蔓延模型和Van Wagner树冠火引燃模型，研究人员发现TP暴发通过改变冠层燃料特性(如CBD和CFL)和分泌蜜露促进烟霉生长，显著增加了树冠火发生风险。卫星遥感分析表明，近红外(NIR)、绿光和短波红外(SWIR 2)波段对TP暴发导致的冠层衰败症状敏感。该研究为理解昆虫-野火相互作用提供了新见解，对地中海森林火灾管理具有重要指导意义。

　　

在地中海沿岸，石松(Pinus pinea)林正面临双重威胁：愈演愈烈的野火和外来害虫入侵。2017年夏季，意大利维苏威国家公园发生了一场毁灭性火灾，烧毁了60%的石松林面积。令人困惑的是，传统火灾模型预测这些林分只应发生地表火，但实际观测到的却是高强度的树冠火。与此同时，一种名为龟蜡蚧(Toumeyella parvicornis, TP)的外来害虫自2015年起在当地石松林中肆虐。这种原产北美的刺吸式昆虫通过吸食树木汁液、分泌蜜露并引发烟霉生长，可能导致森林可燃性发生改变。这两种生态干扰是否存在关联？这正是意大利那不勒斯费德里科二世大学等机构的研究团队试图解答的科学问题。

研究人员采用多学科方法开展研究。通过野外调查获取了疏伐和未疏伐石松林的林分结构参数(如CBH、CBD)和燃料特性(如CFL、MCN)。利用Rothermel地表火蔓延模型和Van Wagner树冠火引燃模型模拟火灾行为，并进行不确定性分析。同时，结合Landsat 8卫星数据，通过主成分回归(PCR)识别对TP暴发敏感的反射波段(NIR、Green、SWIR 2)，构建了多种植被指数(如NIRv、gNIRv)来监测冠层健康状况。

研究结果部分，"Fire behavior in Mediterranean pine stands infested by the alien soft-scale Toumeyella parvicornis"表明，传统模型预测的地表火与实际观测的高强度树冠火存在显著差异。这种差异可能与TP暴发导致的燃料特性改变有关：蜜露覆盖树干形成垂直可燃物连续性，烟霉生长降低针叶反射率，同时大量枯落物积累增加地表火强度。

"Fire uncertainty and management implications"部分显示，疏伐措施对降低火灾风险效果有限。当针叶湿度(MCN)低于54%(疏伐林)和98%(未疏伐林)时，模型预测可能发生条件性树冠火。未疏伐林分对MCN变化更敏感，37.3%的模拟情景出现条件性火。

"Satellite detection of TP-infested P. pinea stand"部分证实，NIR、绿光和SWIR 2波段对TP导致的冠层衰败最敏感。基于这些波段构建的NIRv、gNIRv和NBRv指数能有效监测虫害，特别是在烟霉覆盖明显的第二世代(2016年10月)之后。

这项发表在《Fire Ecology》的研究具有重要理论和实践价值。理论上，首次揭示了刺吸式昆虫暴发可通过改变冠层燃料特性和垂直连续性来加剧火灾严重性，突破了传统上仅关注蛀干昆虫(如小蠹虫)与火灾关系的研究范式。实践上，开发的NIR-multiplied植被指数为大规模监测TP暴发提供了新工具，而火灾行为模拟结果提示需要重新评估地中海石松林的防火策略。研究还指出，未来应深入探究生物挥发性有机物(BVOCs)在火蔓延中的作用，以及蜜露等生物化学因素如何影响火行为。这些发现对理解全球变化背景下生物入侵与极端野火的协同效应具有重要启示。