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研究亮点
HIGHLIGHTS
1. 系统分析了影响欧洲云杉和欧洲水青冈更新幼苗密度的多种关键因素；
2. 揭示了树种的不同生长策略和竞争优势，强调了在不同阶段采用有针对性的管理措施的重要性；
3. 为可持续森林管理策略提供了科学依据，有助于促进针叶树纯林向更具多样性的混交林转型。
01
研究背景
中欧森林主要由人工种植的同龄针叶树纯林构成。然而，随着气候变化带来的极端天气(如风灾和干旱)以及树皮甲虫的侵袭，云杉纯林的健康状况显著恶化，树木生命力明显下降，死亡率攀升。与针叶树纯林相比，混交林具有更强的抵御气候灾害的能力。因此，中欧森林管理的重点也从针叶树纯林逐渐偏向于混交林，经营措施包括小规模清除砍伐树木，创造林冠间隙，促进森林人工或自然更新。这种调整改变了上层林冠的密度，进而影响下层植被的光照、水分和养分条件。此外，下层植被通过地下资源的竞争或与上层林木共享菌根网络等机制，反而会影响上层林冠的动态。通过这些相互作用，能够逐步实现针叶树纯林向更加多样化的混交林之间的转变，提升森林的生态稳定性和可持续性。
树木更新是决定未来森林物种组成的关键环节。影响自然更新的因素多种多样，包括光照、植被层结构、冠层密度等。此外，不同树种在更新的不同阶段，受影响的关键因素也会有所变化。如，栎属树种 (无梗花栎和夏栎)在早期发育阶段，其高树木更新率高度依赖于上层林冠中成熟栎属树的数量和对食草动物对幼苗的取食压力，而光照条件在后期阶段会变得尤为重要。这些发现有助于研究人员更好地理解自然更新在实现针叶树纯林向更具多样性的混交林的转型中发挥的核心作用。然而，非生物和生物因素对树木再生综合影响错综复杂，当前针对树木再生关键驱动因素在针叶树纯林向混交林转型过程中的系统量化和分析研究也较为有限。基于此，本文在德国西南部的巴伐利亚Spessart山脉开展研究，展示了针叶树纯林在转型过程中的更新现状，并结合自然过程与森林恢复管理的背景对研究结果对其进行评估。
02
研究方法
研究在德国西南部的巴伐利亚Spessart山区进行。在四种不同的针叶林类型中设置了108个样地，每个样地包括一个20 m x 20 m的宏观样地和一个5 m x 5 m的微观样地。在微观样地中分别记录四个生长高度等级的树木更新情况，并对每个样本个体的食草动物取食情况进行评估。在宏观样地中评估一系列可能影响树木更新的非生物和生物变量，包括植被覆盖、土壤属性、林分结构等。收集包括土壤湿度、有机层深度和质量、土壤化学性质等数据；使用Boruta分析和广义可加模型(GAMs)识别并量化影响树木更新密度、物种多样性和结构多样性的关键驱动因素；计算物种丰富度(Q0)、Shannon熵指数(Q1)和Simpson指数(Q2)评估物种多样性。将收集的数据进行整合，并在R软件环境中进行统计分析，评估不同环境因素对树木更新的影响。
图 1｜巴伐利亚Spessart地区的研究样地分布图
03
研究结果
图 2｜巴伐利亚Spessart地区108个微观样地中，22种更新树木物种按生长高度等级分类的平均个体密度
图 3｜解释变量与欧洲云杉(a)总更新密度(Dt)和(b)每个生长高度等级(D1–D4)更新密度的关系
图 4｜解释变量与欧洲水青冈(a)总更新密度(Dt)和(b)每个生长高度等级(D1–D4)更新密度的关系
图 5｜解释变量与(a)物种多样性(Q0, Q1, Q2)和(b)总更新的结构多样性(SD)的关系
Cite this article
Seliger, A., Ammer, C., Seidel, D., & Zerbe, S., 2024. Drivers of tree regeneration in coniferous monocultures during conversion to mixed forests in Central Europe – implications for forest restoration management. For. Ecosyst. 11, 100244.
https://doi.org/10.1016/j.fecs.2024.100244
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.fecs.2024.100244
关于本刊
《森林生态系统(英文)》（Forest Ecosystems）是由教育部主管、北京林业大学主办的林学、生态学类的开放获取学术期刊。主要收录森林生态系统、森林群落、森林环境、遥感、气候变化、大数据等相关研究领域的高质量、原创性研究论文和评论性文章。影响因子3.8，在中科院期刊分区表中居农林科学大类一区，林学小类一区。
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森林生态系统(英文)
微信号：Forest Ecosystems
https://www.sciencedirect.com/journal/forest-ecosystems
编辑：唐珊珊
审核：李杰
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