加拿大北方混交林更新过程中营林集约化对结构多样性的影响机制研究

本研究针对北方混交林营林集约化可能降低林分结构复杂性的问题，通过NEBIE梯度试验（Natural/Extensive/Basic/Intensive/Elite），采用PCF和MCF空间分析技术，发现Elite处理能形成针阔混交的亲密空间格局，在保持木材生产力的同时维持结构多样性，为可持续森林管理提供新思路。

　　

在北方森林生态系统中，如何平衡木材生产与生物多样性保护始终是林业管理的核心难题。传统观点认为，集约化营林（silvicultural intensification）会导致林分结构单一化，降低生态系统韧性。然而，加拿大北方混交林（boreal mixedwood）作为重要的碳汇和生物栖息地，其特有的针阔混交特性可能为这一矛盾提供解决方案。

加拿大林业研究所（Canadian Forest Service）的研究团队在安大略省Timmins建立了NEBIE试验地（Natural自然对照、Extensive粗放经营、Basic基础、Intensive集约、Elite精英），通过20年追踪研究，首次系统评估了不同营林强度对林分结构的影响。研究发现，与传统认知相反，采用选择性除草剂保留优质aspen的Elite处理，不仅实现了38%的针叶树比例，还形成了与天然林相似的聚集分布格局（g(r)>1），其直径多样性指数（H’=1.58）显著高于Basic处理。相关成果发表在《Forest Ecology and Management》上。

研究采用400m²圆形样地调查结合Programita软件的空间点格局分析技术。通过配对相关函数（PCF）解析树木空间分布，利用标记相关函数（MCF）评估针阔树种直径互作；同时计算Shannon多样性指数、断面积（BA）和二次平均直径（QMD）等非空间指标。所有数据采用R语言的lme4包进行混合效应模型分析。

【非空间分析结果】
Elite处理展现出最异质的直径分布，>15cm DBH的树木占比达8.2%，显著高于其他处理。其白spruce（Picea glauca）与trembling aspen（Populus tremuloides）的QMD分别为5.9cm和10.7cm，形成典型的双峰分布。值得注意的是，Basic处理的树种丰富度最高（4.19种），但Elite通过维持1000SPH优质aspen，创造了更复杂的垂直结构。

【空间格局特征】
PCF分析颠覆了"人工林呈规则分布"的固有认知：所有处理均显示聚集分布（g(r)>1），其中Elite在10m尺度呈现针阔树种显著吸引（g₁₂(r)>1），而Intensive因条带状除草形成7m内的排斥格局。MCF揭示Elite处理中距离broadleaf 11m的conifer直径显著大于样地均值（k_m1>1），暗示适度竞争促进生长。

这项研究改写了北方混交林经营范式：

1. 通过精准调控除草强度（如Elite的选择性处理），可在20年内加速形成天然林需50-60年发育的针阔混交结构；
2. 空间异质性并非营林强度的对立面，恰当设计的处理（如Basic的全面除草与Elite的斑块化干预）能协同提升生产力和多样性；
3. PCF和MCF的组合应用为量化林分结构提供了新维度，其中10m尺度的聚集被证明是维持混交林生态功能的关键空间阈值。

该成果为《蒙特利尔进程》下的可持续森林管理提供了实证支持，尤其对加拿大占50%生产林的北方混交林区具有直接指导价值。未来研究可拓展到不同立地条件下的长期生态效应追踪，以及碳储量与结构多样性的耦合关系研究。