亚马逊中部黑水泛滥森林火灾后演替动态：基于36年时间序列的生态恢复研究

这篇研究通过构建36年时间序列，系统分析了亚马逊中部黑水泛滥森林（igapó）火灾后演替过程中树种组成、多样性及地上木质生物量（AGWB）的动态变化。研究揭示了igapó生态系统对火灾干扰的低恢复力，即使36年后其物种多样性和AGWB仍显著低于未受干扰的成熟林（>100年），强调了加强该脆弱生态系统防火保护的必要性。

　　

1 引言

亚马逊黑水泛滥森林（igapó）作为独特的湿地生态系统，其周期性洪水与贫瘠的黑水环境塑造了特殊的植被群落。然而，近年来由厄尔尼诺（El Ni?o）干旱事件引发的火灾显著改变了这一景观。与亚马逊高地森林（terra firme）不同，igapó树种缺乏火灾适应机制，单次火灾即可导致90%的树木死亡。研究通过整合1982-2017年间9次火灾事件后的47个样地数据，首次构建了36年长期演替序列，探讨了火灾后植被恢复的关键驱动因素。

2 材料与方法

研究区域位于巴西雅乌国家公园（JNP）及乌尼尼河保护区（URER），选取5-7米洪水高度的igapó区域以避免水文干扰。通过625 m²样方调查胸径（DBH）≥5 cm的乔木，结合土壤理化分析（0-20 cm深度）和木材密度测定，采用泛热带异速生长模型估算AGWB。关键创新点在于利用遥感确定的火灾疤痕年代，构建了具有重复样地的严格时间序列。

3 结果

3.1 植被结构与组成

共记录3880株树木，分属77种29科。优势科包括豆科（Fabaceae，19种）和大戟科（Euphorbiaceae，5种），其中Mabea nitida（大戟科）以795株个体和15.6%的相对重要性值（IVI）占据主导。18个关键物种贡献了80.3%的IVI，显示演替过程中物种优势度高度集中。

3.2 演替动态

物种丰富度从火灾后4年的2.6种/样方增至36年的16.8种，AGWB从6.4 Mg/ha升至57.7 Mg/ha。非度量多维标度（NMDS）显示66%的组成变异可由火灾后时间解释（图2）。早期演替（<20年）以Alchornea discolor等广布种为主，而后期（>27年）出现Tachigali goeldiana等专化种。值得注意的是，27年样地出现参数回落，可能与二次干扰有关。

3.3 土壤与生物量关系

主成分分析（PCA）显示土壤变异主要受砂粒/黏粒比例和铝含量驱动（轴1，41.4%），但与演替时间仅弱相关（R²=0.13）。AGWB恢复速率仅为未干扰林的16%，凸显igapó生态系统的低恢复力（表2）。

4 讨论

4.1 演替机制的特殊性

与白水泛滥林（várzea）不同，igapó缺乏典型先锋树种，演替初期即出现Ormosia excelsa等固氮豆科树种（占IVI 24%），可能通过生物固氮缓解贫瘠环境压力。动物传播（zoochory）树种如Eschweilera tenuifolia的依赖关系，暗示火灾导致的鱼类/鸟类群落变化可能延缓种子扩散。

4.2 管理启示

研究为巴西2024年《国家综合火灾管理政策》提供了科学依据，建议：（1）建立火灾预警系统；（2）划定核心保护区；（3）开展以固氮树种为核心的生态修复。值得注意的是，即使单次火灾也需要超百年恢复周期，这要求政策制定者重新评估igapó的保护优先级。

5 结论

该研究首次量化了igapó火灾后多维度生态恢复轨迹，证明其恢复速率远低于其他热带森林类型。研究结果不仅填补了亚马逊湿地火灾生态学的知识空白，更突显了在全球变化背景下加强这类脆弱生态系统保护的紧迫性。