地中海再造林地火烧后恢复力:天然圣栎林、阔叶人工林与针叶人工林的比较

《Land》:Resilience After Fire in Mediterranean Reforested Areas

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月19日 来源:Land 3.5

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  野火在地中海生态系统中扮演着关键的生态角色,但气候变化加剧了火灾频率和严重程度的增加,威胁到植被完整性、生物多样性和生态系统服务。因此,理解火灾后的早期恢复轨迹对于制定适应和恢复策略至关重要。本研究考察了大型野火发生三年后地中海地区的植被恢复情况,比较了天然圣

  
野火在地中海生态系统中扮演着关键的生态角色,但气候变化加剧了火灾频率和严重程度的增加,威胁到植被完整性、生物多样性和生态系统服务。因此,理解火灾后的早期恢复轨迹对于制定适应和恢复策略至关重要。本研究考察了大型野火发生三年后地中海地区的植被恢复情况,比较了天然圣栎(Quercus ilex L.)林和两种人为干预的再造林类型:阔叶人工林和非本地针叶人工林。研究人员在117个10×10 m样地中进行了野外调查,覆盖火烧和未烧林分,以评估总植被盖度和平均高度,以及结构物种的盖度和平均高度,并辅以差分归一化燃烧指数(differenced Normalized Burn Ratio, dNBR)分析。在火烧样地中,天然圣栎林、阔叶人工林和针叶人工林在总植被盖度、植被高度或光谱恢复方面均未检测到显著差异。相比之下,结构物种表现出不同的恢复模式:阔叶人工林在涉及的结构物种方面与天然圣栎林高度相似,而针叶人工林则显著不同。天然林和阔叶人工林的恢复由潜在自然植被的典型物种驱动,而针叶人工林的更新则以早期演替和抗火物种如柔毛金雀儿(Cytisus villosus Pourr.)和欧洲蕨(Pteridium aquilinum (L.) Kuhn)以及针叶树幼苗为主。总体而言,这些结果强调阔叶人工林可能更好地支持与自然植被动态一致的恢复轨迹,而针叶人工林可能需要有针对性的管理,以支持与自然森林恢复轨迹一致的火后植被恢复。
野火是地中海生态系统的重要生态过程,但气候变化导致火灾频率和严重度增加,威胁植被完整性、生物多样性和生态系统服务。植被恢复是生态系统恢复力的核心组成部分,然而传统评估多依赖植被覆盖度和遥感指数,结构快速恢复并不必然意味着群落组成恢复至火灾前状态。自然林与人工林在结构、物种组成和再生策略上差异显著,但直接比较自然林与不同类型人工林火后恢复轨迹的研究仍较少。为此,研究人员以意大利撒丁岛Montiferru地区2021年7月发生的一场超过12000公顷的野火为对象,系统比较了天然圣栎林、阔叶人工林和针叶人工林在火烧后三年的恢复状态。

研究区域位于意大利撒丁岛Montiferru地块,2021年大火烧毁了大面积区域。研究人员在过火区和邻近未过火区设置了117个10×10 m样地,分为天然圣栎林、阔叶人工林和针叶人工林三种林型,并分别设置火烧与未烧对照。野外调查记录总植被盖度、平均高度及结构物种的盖度与高度。同时利用Sentinel-2影像计算火烧后即时与三年后的归一化燃烧指数(Normalized Burn Ratio, NBR),得到差分归一化燃烧指数(dNBR3yr)。统计方法包括Kruskal-Wallis检验、置换多元方差分析(PERMANOVA)、相似性百分比分析(SIMPER)、指示物种分析(IndVal)和非度量多维尺度分析(NMDS)。

3.1 三年后总体植被结构恢复评估:通过比较火烧与未火烧样地,研究人员发现植被盖度、平均高度和dNBR3yr均存在显著差异,表明火烧三年后整体结构尚未完全恢复至对照水平。

3.2 不同林型间火后结构恢复:仅对火烧样地分析,三种林型在总植被盖度、平均高度和dNBR3yr上均无显著差异,数据分布高度重叠,说明总体结构恢复在早期呈趋同趋势。

3.3 火后群落动态:基于物种盖度的PERMANOVA显示,林型显著影响群落组成,解释了约75%的变异;SIMPER和IndVal表明,圣栎林和阔叶人工林以圣栎(Q. ilex)萌枝为特征,针叶人工林则以欧洲蕨(P. aquilinum)、松属(Pinus spp.)幼苗和柔毛金雀儿(C. villosus)为特征;NMDS排序清晰分离了三种林型的群落。

3.4 火后结构动态:基于物种盖度和高度的PERMANOVA同样显示林型间显著差异,林型解释了约47%的变异;结构差异主要由圣栎萌枝盖度贡献,针叶人工林则以松属幼苗盖度为指示特征。

3.5 火后植被恢复力:通过计算各火烧样地与其对应未烧参照样地质心的欧氏距离,针叶人工林的组成偏差显著大于圣栎林和阔叶人工林,而阔叶人工林介于二者之间;烧与未烧的SIMPER比较显示,各林型均出现先锋种增加和部分稀有种减少,但稀有种因出现频率过低需谨慎解释。

讨论部分指出,总体结构恢复的趋同并不能等同于生态等效。组成和结构层面的分析揭示了不同林型恢复轨迹的分异:圣栎林凭借优势种强萌枝能力表现出最高的组成恢复力,阔叶人工林部分趋同于圣栎林,而针叶人工林因依赖种子更新且火后死亡率高,恢复力最低,其更新群落被先锋种主导。研究还强调,单独使用遥感结构指标可能高估生态系统恢复力,必须结合地面物种调查。

研究结论部分翻译如下:本研究表明,在Montiferru大火后的头三年里,植被恢复遵循不同的轨迹,具体取决于所考虑的指标和林分类型。尽管植被盖度、平均高度和光谱恢复在不同林型间显示出实质性趋同,但植物群落的组成遵循了不同的演替路径,反映了不同程度的组成恢复力。如预期那样,天然圣栎林凭借高再生能力物种的优势,表现出最强的维持其植物区系特性的能力,证实了地中海硬叶生态系统典型的高恢复力。阔叶人工林表现出中等响应,部分趋近于圣栎林,但保留了更多的先锋物种成分。相反,针叶人工林表现出与参照群落的最大偏离,优势种被先锋植物明显替代,自我演替证据有限。研究还表明,结构和光谱恢复不一定与组成恢复相吻合,单独使用遥感指标可能导致高估火后生态系统恢复力。因此,将植物区系-结构调查与遥感数据相结合,是正确评估火后恢复过程并理解其生态机制的必要方法。管理上,干预措施应根据林型区别对待:天然圣栎林可依靠自然更新,而针叶人工林需要更长期的监测,并评估旨在促进对未来火灾更有抵抗力的群落发展的复育策略。
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