《Trees, Forests and People》：Rapid recovery of Brazilian tropical savanna woodlands (Cerrado
stricto sensu) to prescribed burns
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为应对长期防火导致的塞拉多（Cerrado）稀树草原林地林木入侵和生物多样性下降问题，研究人员在Chapada dos Guimar?es国家公园开展了为期两年的计划火烧实验。研究揭示了火烧后林下植被快速恢复、树木死亡率短期升高但两年后恢复、以及特定树种（如Tachigali vulgaris）相对丰度增加等关键结果，表明计划火烧可作为调控植被结构和维持生物多样性的有效工具，为集成火管理（IFM）提供了科学依据。
在巴西广袤的塞拉多（Cerrado）生态系统中，火一直扮演着重要的自然干扰角色。然而，出于保护目的，在诸如国家公园等保护区内实行的长期防火政策，却意外地导致了稀树草原和草地逐渐向森林演替。这种植被类型的转变伴随着生物多样性的显著下降，促使土地管理者重新考虑将火作为一种管理工具，以期抑制林木入侵，恢复并维持这些草原和林地生态系统的高生物多样性。问题的核心在于，如何科学地使用火，既能达到管理目标，又不对生态系统造成不可逆的损害。为了回答这一问题，研究人员与Chapada dos Guimar?es国家公园的管理者合作，在2022年和2023年的旱季对典型的塞拉多林地（stricto sensu）进行了计划火烧实验，旨在系统评估火烧对林下植被、树木生长、死亡与更新、树种组成以及土壤性质的短期影响，从而为塞拉多的适应性管理提供关键数据。
本研究发表在国际期刊《Trees, Forests and People》上。为了探究上述问题，研究团队在公园内设立了三个研究区域（A、B和C），并在每个区域内随机布设了3个15米×15米的样方。其中，A区于2022年7月6日进行计划火烧，B区于2023年7月27日进行计划火烧，C区则作为未火烧的对照区。在火烧前后，研究人员系统监测了林下植被盖度、树木（胸径DBH > 3厘米）的死亡率与更新率、选定优势树种的相对生长速率（RGR，通过树干茎干增长计测量）、表层土壤的氮（N）磷（P）含量以及根系生物量等指标，持续时间为火烧后1-2年。关键的技术方法包括：利用样方清查法监测树木动态；使用树干茎干增长计精确测量树木径向生长；采用线截法估算林下植被盖度；通过土壤钻芯取样分析土壤理化性质（pH、全N、全P）和根系密度；并布设热电偶阵列记录火烧时不同高度和深度的温度变化。
Pre-fire climate conditions and fire behavior （火前气候条件与火行为）
火烧前14天的气象条件（如气温、湿度）在两年间相似，但2023年火烧前6个月的累积降水量显著高于2022年。尽管地表火温度两年间无显著差异，但2023年火烧的林下冠层（约1米高）温度更高（最高达521°C），可能与前期降水多导致燃料量增加有关。土壤温度在两次火烧中变化均很小。
Vegetation responses （植被响应）
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林下植被恢复：火烧一年后，火烧样地的林下植被盖度年增长率（32%/年）显著高于未火烧样地（下降7-15%/年），表明林下植被恢复迅速。
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树木死亡率与更新：火烧一年后，火烧样地的树木死亡率显著高于未火烧样地，但两年后差异消失。此外，火烧样地中死亡的树木胸径显著小于未火烧样地，表明火对较小径级的树木影响更大。树木更新率未受火的显著影响。
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树木相对生长速率（RGR）：火烧对树木RGR的影响因树种和火烧年份而异。例如，Andira cujabensis和 Tachigali vulgaris在火烧后第一年RGR增加；Qualea grandiflora仅在2023年火烧后RGR增加；而 Annona crassifolia和 Cenostigma macrophyllum的响应则随火烧年份不同而变化（存在显著的年份×火烧交互作用）。几乎所有树种的RGR均随初始胸径增大而增加。
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树种相对多度：火烧一年后，T. vulgaris和 A. cujabensis的相对多度显著增加，而 C. macrophyllum则下降。T. vulgaris的相对多度增加趋势在火烧两年后依然持续。
Responses of roots and soil chemical properties （根系与土壤化学性质响应）
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土壤性质：火烧一年后，土壤pH值在火烧样地短暂升高，但两年后与未火烧样地无差异。土壤全氮浓度在火烧样地有升高趋势但不显著。土壤全磷浓度对火烧的响应因年份而异，2022年火烧后降低，2023年火烧后升高，但两年后差异均消失。
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根系密度：火烧一年后，火烧与未火烧样地的表层根系密度无差异；但火烧两年后，火烧样地的根系密度显著高于未火烧样地。
研究结果表明，所研究的塞拉多林地对计划火烧表现出较强的恢复力。林下植被能够快速恢复，树木死亡率虽然在短期内升高，但主要集中在较小径级的个体，且两年后与未火烧林地无显著差异，体现了生态系统的弹性。火烧对树木生长和物种组成产生了选择性影响，尤其促进了如 Tachigali vulgaris等树种的生长和相对多度，这可能改变群落未来的演替轨迹。土壤养分和根系动态的短期变化为植被的快速恢复提供了资源基础。这些发现强调了火在维持塞拉多林地结构和功能中的重要作用。计划火烧，特别是在旱季早期实施，能够有效减少燃料负荷，降低 catastrophic wildfire（灾难性野火）的风险，同时促进草本层发育和特定树种的更新，有助于实现生物多样性保护的管理目标。该研究为塞拉多生态系统的集成火管理（IFM）提供了关键的短期响应数据，表明在可控条件下使用火可以作为维持这类 fire-prone ecosystems（易火生态系统）健康与生物多样性的有效工具。未来的研究需要关注重复火烧的长期生态效应。
