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研究亮点
HIGHLIGHTS
1. 比较了人为造成的切割树桩与自然形成的断裂树桩对森林中植物和地衣生物多样性的影响；
2. 揭示了树桩在森林生态系统中作为附生植物栖息地的重要生态功能；
3. 强调了不同环境条件下树桩对物种定殖的影响。
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研究背景
生态学上，死木主要指森林生态系统中枯立木、倒木、粗根和树桩等粗木质残体(CWD)和移动木材、树皮和木材碎片等细木质残体(FWD)。基于以往的研究结果，在人工清除管理后的斯堪的纳维亚森林中，树桩是CWD的最大组成部分。因此，我们可以假设，在生产林中，树桩为主要死木类型；在自然森林中，倒木则占主导地位。与倒木、死立木相似，树桩和枯立木具有极为重要的生态系统功能，为凋落物积累和真菌生长提供场所，作为众多动物物种的庇护所和栖息地，对维持生物多样性和生态平衡发挥着举足轻重的作用。
树桩可通过风倒等自然原因形成，其状态取决于倒下的是活树还是枯立木。如枯立木(已经枯死但未倒下的树木)没有完全折断，它会慢慢分解，最终形成树桩。树桩的分解过程与其他类型的粗木质残余物(CWD)类似，但无论是自然形成的树桩还是由于伐木形成的树桩，分解速度通常都会比倒木更快。以往的文献很少会将自然形成的树桩和因伐木而形成的切割树桩区分开来。自然形成的树桩表面较为粗糙，更易于积聚腐殖质；而切割树桩表面相对光滑，更容易被苔藓和地衣等早期定居者占据。鉴于此，本文旨在比较人为形成的树桩(切割树桩)和自然形成的树桩(断裂树桩)在物种组成、物种丰富度和丰度方面的差异，深入研究与地衣、地钱、苔藓和维管植物的定殖相关的树桩特性。
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研究方法
研究区域位于波兰克尔科诺谢山(Karkonosze Mts.)的山区森林带，研究对728个云杉树桩(包括自然形成的断裂树桩和林业操作中形成的切割树桩)展开调查。使用高精度地面激光扫描(TLS)技术对树桩的三维冠层结构进行捕捉，以获取树桩的形态数据。分析树木年轮评估树桩的生长响应，计算基面积增长(BAI)；利用基于气候变量和地形数据的中尺度水文模型计算土壤水分指数(SMI)，以量化树木的水分供应状况。之后，应用PERMANOVA确定两种树桩类型(断裂树桩和切割树桩)的物种组成差异。利用指示物种分析(ISA)确定特定树桩类型和微栖息地条件的指示物种；采用广义线性模型(GLMs)评估环境因素对物种出现概率的影响；使用广义线性混合效应模型(GLMMs)确定环境因素对物种丰富度的影响；再应用广义相加模型(GAMs)研究环境因素对物种覆盖度的影响。对树桩上表面、侧表面(树皮和木材)等微栖息地特征展开调查；使用修改后的Londo比例尺估算物种覆盖度；根据Renvall (1995) 提出的五级分解等级对树桩的分解程度进行评估。
图 1｜研究中树桩上的物种覆盖度排序图。(a)两组非度量多维缩放Oridspider图，(b)气候条件(海拔和遮荫)、树桩特性(高度、面积、体积、下直径和上直径)以及腐烂程度(湿度和分解等级)之间的方差分解Venn图
图 2｜基于二项分布的广义线性模型(GLM)显示重要变量对地衣和藓类植物在树桩上出现概率的影响
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研究结果
图 3｜基于二项分布的广义线性模型(GLM)显示重要变量对苔类植物和维管植物在树桩上出现概率的影响
图 4｜地衣和藓类平均物种丰富度与选定环境变量之间的关系
图 5｜苔类植物和维管植物平均物种丰富度与选定环境变量之间的关系
图 6｜地衣和藓类植物平均覆盖度与选定环境变量之间的显著关系
图 7｜苔类植物和维管植物平均覆盖度与选定环境变量之间的显著关系
Cite this article
Staniaszek-Kik, M., Żarnowiec, J., Chmura, D., 2024. Cut stumps vs broken stumps: Does it make any difference in the maintenance of plant and lichen biodiversity in Central European mountain forests? For. Ecosyst. 11, 100206.
https://doi.org/10.1016/j.fecs.2024.100206
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.fecs.2024.100206
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4.1，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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