适度间伐可提高栓皮栎种植林的抗旱性

《Agricultural and Forest Meteorology》：Moderate thinning enhances drought resistance of Chinese cork oak plantation

　　

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  水汽压亏损主导橡树径向生长。
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  疏伐后的生长刺激持续约两年。
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  适度疏伐可增强抗旱能力。
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  疏伐后出现抗性与恢复性之间的权衡。

引言

全球森林提供关键的生态系统服务，包括提供木材和薪材、调节气候和水文循环、维护水资源以及支持生物多样性（Bonan, 2008; Gregor et al., 2024）。然而，全球干旱频率和强度的增加导致大面积树木死亡和森林生产力下降，从而损害生态系统功能和服务（Chai et al., 2026; Pang et al., 2025; Wolf and Paul-Limoges, 2023）。因此，制定并实施气候适应性森林管理措施已成为森林管理者面临的一项紧迫任务（Anderegg et al., 2020; Millar et al., 2007; Seidl et al., 2017）。在此背景下，疏伐等林业经营措施已被证明是减轻干旱对森林不利影响的重要途径，但其有效性在全球范围内仍存在较大差异（Chagnon et al., 2025; Zhang et al., 2024）。

大量研究表明，树木生长并非孤立的生物过程，而是遗传倾向与环境因素长期相互作用的综合结果（Anderegg et al., 2015; Bonan, 2008; Dale et al., 2001）。除内在遗传特征外，树木生长同时受到大尺度气候驱动因子和局地林分条件（如冠层结构、土壤性质和竞争动态）的影响（Babst et al., 2019）。在气候变量中，水汽压亏损（VPD）——一项由温度、降水和湿度导出的指标——构成对树木气孔导度、光合效率和木质部水分运输的关键生理限制因子（Chen et al., 2026; Grossiord et al., 2020; Li et al., 2021）。它被广泛认为是大气干旱的稳健指标。另一方面，气候-生长关系在空间和时间上均非均一，其显著受非气候的局地因素（包括森林林分结构）调节（Phipps, 1991）。例如，林分密度通过改变对光、水和养分的竞争强度，直接影响单株树木的资源获取，从而塑造单株表现和林分生长轨迹（Bottero et al., 2017; Forrester, 2019）。近期研究越来越多地探讨了林分密度如何影响树木生长和干旱响应，表明降低密度可增强对干旱事件的抗性、恢复力和韧性（Andrews et al., 2020; Steckel et al., 2020; Zamora-Pereira et al., 2021）。此外，整合密度调节的森林管理策略已被证明可缓解干旱胁迫并改善生态系统功能（Germain and Lutz, 2024; Schmitt et al., 2020）。然而，将林分密度调节与森林生态韧性在空间和时间尺度上直接关联的证据仍不足够量化，尤其是在复杂环境背景下。

森林生长韧性，即森林生态系统在经历气候或其他环境干扰后恢复其干扰前生长、结构和功能的能力（Lloret et al., 2011），已成为评估森林生态系统对气候变化响应的核心框架。该概念通常被分解为三个相互关联的组成部分：抗性、恢复力和恢复速度，统称为"韧性指标"（Lloret et al., 2011）。实证研究表明，在干旱森林中适度疏伐可减弱干旱相关的生长抑制（Bottero et al., 2017），并可能通过改善土壤水力性质和增强资源利用互补性来加强生态系统缓冲能力和干扰后的恢复（Gavinet et al., 2020）。相反，过度疏伐存在结构简化、生境异质性丧失、功能冗余降低和长期适应能力下降的风险，这些共同削弱生态稳定性并损害完整的韧性指标（Jactel et al., 2017; Messier et al., 2019）。然而，大多数研究关注的是疏伐后树木生长对干旱的响应和韧性（Bruns et al., 2017; Guo et al., 2016; Madrigal-González et al., 2017），而缺乏疏伐前森林干旱响应的基线数据可能引入显著不确定性。

Quercus variabilis（槲树）是中国暖温带落叶阔叶林广泛分布的优势树种，具有木材生产、土壤保持和生物多样性维护等多重价值（Qian et al., 2015）。以往研究表明，其径向生长对水热变异敏感，特别是干旱胁迫、土壤水分可利用性和大气蒸散需求（Chen et al., 2026; Gao et al., 2020; Wang et al., 2025）。然而，尽管Q. variabilis的生长-气候关系和干旱响应已受到越来越多关注，但疏伐强度如何调控其径向生长、气候敏感性和干旱韧性指标仍不清楚。本研究选择位于中国河南省焦作市山区的一处60年生Q. variabilis人工林作为研究对象，该地位于气候敏感的过渡带，目前正经历显著的增暖趋势和日益增加的干旱胁迫风险（Fan et al., 2011）。本研究的目标为：（1）量化疏伐处理前后气候因子和林分因子对森林生长的相对贡献；（2）确定疏伐处理对干旱事件下生长韧性的影响程度。研究结果有望为气候背景下Q. variabilis人工林及类似生态区域人工林的适应性管理提供科学依据。

章节摘要

研究区

研究区位于河南省北部的焦作林场（35°12′21″ ~ 35°21′2″，113°12′21″ ~ 113°16′48″），地处太行山脉余脉（图1）。该区域属暖温带半干旱大陆季风气候，生长季雨热同期。长期年均温约为11.88 °C，年均降水量在500至650 mm之间，

树木生长趋势

研究期内（1964-2023），Q. variabilis的原始年轮宽度呈现显著下降趋势（p < 0.05），平均下降速率为每十年0.18 mm（图3）。通过整合气候距平数据和生长衰退分析，从树轮序列中识别出7个不同的生长衰退事件年份（图S2），其中4个年份（1974、1981、1982和2019年）与显著干旱条件相吻合，表现为scPDSI和VPD的同步异常（表S1）。

气候-生长相关性与贡献度识别

本研究

径向生长趋势及其驱动因素

本研究识别出生长期（5-7月）水汽压亏损（VPD）与标准化年轮宽度指数（RWI）之间的显著负相关（图S2），这与近期证据一致，即VPD升高通过气孔关闭和水分胁迫严重限制形成层活动和径向生长（Grossiord et al., 2020; Rahman et al., 2019）。研究结果表明，气候因子主导了Quercus variabilis年轮宽度的年际变化，与以往研究

结论

本研究系统量化了不同疏伐强度处理前后Q. variabilis人工林的径向生长模式。研究发现，水汽压亏损（VPD）是限制径向生长的主要气候因子。疏伐显著增强了干预后前两年的树木生长；然而，这一正向效应随时间推移而减弱，到第五年时林分密度成为关键限制因子。总体而言，疏伐降低了森林

资金资助

本工作由国家重点研发计划（2024YFD2201404）和中国林业科学研究院中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金（CAFYBB2022ZA001）资助。

CRediT作者贡献声明

Qi Wang：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，可视化，调查研究，数据整理，形式化分析。Wen Nie：调查研究。Shaowei Yang：调查研究。Yipei Zhao：调查研究。Xiangfen Cheng：调查研究。Yingchao Li：调查研究。Ermei Chang：调查研究，撰写——审阅与编辑。Jianfeng Liu：验证，监督，获取研究经费，撰写——审阅与编辑，概念构思。

Qi Wang|Wen Nie|Shaowei Yang|Yipei Zhao|Xiangfen Cheng|Yingchao Li|Ermei Chang|Jianfeng Liu