东内华达山脉杰弗里松林火适应条件的恢复：计划火与自然火的作用

本研究针对东内华达山脉杰弗里松林因火排除导致的林分结构退化问题，通过时空重建方法量化了火排除54-65年后的结构变化及1-2次火事件后的恢复潜力。结果表明，火排除导致林分密度增加、开阔地减少，而适度火干扰可显著恢复历史火适应结构，为东内华达森林管理提供了关键空间结构指标。

　　

在美国西部干旱针叶林中，火排除政策已导致森林结构与火反馈机制发生显著改变。加利福尼亚州历史上由自然和人为火维持的低密度、异质性森林，如今普遍呈现树木密度高、耐阴树种增加的特征。尤其值得注意的是，以往关于火适应恢复目标的研究多聚焦于内华达山脉西坡，而对东内华达山脉杰弗里松(Pinus jeffreyi)林这一独特生态系统的研究存在空白。东内华达山脉地处雨影区，气候干旱，其历史火情势与西坡截然不同，但管理者却长期依赖西坡数据制定恢复目标。

为填补这一知识空白，加州大学戴维斯分校（UC Davis）的研究团队在猛犸湖附近的印第安纳峰(IS)和奥哈雷尔峡谷(OH)设立研究点，通过树轮年代学与空间重建技术，量化了1941年（频繁火时期末期）、1995/2006年（火排除末期）和2018年（火回归后）三个时间节点的森林结构变化。研究发现，半个世纪的火排除使东内华达森林出现与西坡相似的结构变化——开阔地减少38-50%、平均簇群规模扩大0.7-1.1棵树，但整体偏离火适应状态的程度较轻。更重要的是，1-2次中度火事件（1996年计划火与2016年克拉克火）使开阔地面积恢复至历史水平的59%，证实了火管理在生态恢复中的关键作用。该成果发表于《Forest Ecology and Management》，为东内华达23000公顷"猛犸圈"森林恢复计划提供了科学依据。

研究采用树轮年代学建立树种特异性年龄-径级模型，通过核心高度校正估算历史树木尺寸；运用莱斯利矩阵推算枯木腐烂等级对应的时间跨度；采用PatchMorph算法划分个体-簇群-开阔地(ICO)空间格局；通过PERMANOVA分析不同时期结构参数差异。

3.1 年龄-径级关系
建立杰弗里松R²=0.65的线性模型，火炬松(Pinus contorta)采用二次模型(R²=0.80)，为历史重建提供基础。

3.2 非空间结构指标
火排除期间：树木密度(TPH)从70增至133株/公顷(p=0.03)，基底面积(BA)翻倍至22.6 m²/公顷(p=0.0003)，但平均胸径(DBH)保持稳定。OH站点耐阴树种白冷杉(Abies concolor)比例从3.1%升至11.2%。

3.3 空间格局演变
火排除使平均簇群规模从1.38增至2.26棵树(p<0.001)，开阔地面积减少18-25%。2018年火回归后，IS站点（经历2次火）开阔地恢复59%，平均DBH显著增加13.8 cm(p<0.001)，而OH站点（1次火）变化不显著。

3.4 ICO分布变化
火排除使单株树比例从58.6%降至30.8%(p<0.001)，10+树大簇群从0.3%增至2.3%。火回归后开阔地平均面积恢复至1941年水平(1087 vs 1014 m², p=0.87)。

讨论部分强调三个关键发现：首先，东内华达森林对火排除的抵抗力强于西坡，表现为DBH稳定、大簇群比例更低（仅2.3% vs 西坡5-8%）。其次，适度火干扰能有效逆转火排除效应，IS站点经计划火预处理后，二次火烧区域结构恢复效果显著优于未处理区域（后者36%遭遇高烈度火）。最后，研究提出"火频率-烈度"阈值概念，指出在低密度林分（如OH）中，单次中度野火即可启动恢复进程，而高密度林分需计划火预处理。

该研究首次量化了东内华达杰弗里松林的空间结构基准，为"猛犸圈"等大型恢复工程提供了关键参数。成果证实：在气候变化背景下（研究期间CO₂上升100 ppm），结合稀疏化与计划火的管理策略，能重建具有火韧性的ICO格局，这对维持杰弗里松更新所需的光照条件（幼苗需>500 m²开阔地）至关重要。未来研究可进一步优化火处理间隔与烈度组合，以适应东内华达独特的干旱环境。