探秘黑松（Pinus nigra subsp. salzmannii）火灾后再生的生物物理驱动因素：火避难所的关键作用
《Landscape Ecology 4.0》：Biophysical drivers of Pinus nigra subsp. salzmannii post-fire regeneration: role of fire refugia
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为探究黑松（Pinus nigra subsp. salzmannii ）在高强度火灾后恢复的生物物理条件，研究人员开展了关于影响其火灾后再生模式的研究。结果发现种子源丰度等因素影响再生，火避难所改变微生境条件。该研究为森林恢复管理提供了重要依据。
在美丽的地中海森林生态系统中，野火就像一把双刃剑，长期以来影响着这里的生态平衡。千百年间，众多木本植物逐渐适应了当地的火灾规律，发展出各种生存策略，比如一些树木凭借厚实的树皮降低火灾中成年树木的死亡率，还有些植物依靠萌蘖能力、球果宿存等方式在火灾后实现再生。
然而，近百年来，气候和植被的变化打破了原有的平衡。气温不断升高，降水逐渐减少，火灾季节延长，导致地中海地区火灾的频率和强度都大幅增加。与此同时，地中海欧洲地区由于乡村荒废、森林重新造林计划以及火灾抑制政策等因素，森林的林分密度和燃料连通性显著提高。这些变化使得森林生态系统面临巨大挑战，尤其是对于那些适应机制与新火灾模式不匹配的物种，比如黑松（Pinus nigra subsp. salzmannii ）。
黑松在西班牙加泰罗尼亚地区的自然再生能力近年来明显下降，这引发了人们的广泛担忧。它被列入欧盟濒危栖息地名单，自身又存在种子萌发率低、幼苗易被捕食、对温度和湿度敏感以及依赖大年进行再生等问题。高强度的树冠火频繁发生，不仅烧死树木，还破坏了种子，导致黑松的种子来源受限，大片黑松林逐渐转变为以橡树为主的林分或灌丛。
为了深入了解黑松在高强度火灾后恢复的生物物理条件，来自西班牙莱里达大学（Universitat de Lleida）等机构的研究人员开展了一项重要研究。该研究成果发表在《Landscape Ecology》杂志上。
研究人员在西班牙加泰罗尼亚地区，选择了四个受野火影响的区域，这些区域覆盖了不同的气候和地形条件。他们首先利用政府提供的火灾边界数据和西班牙国家正射影像计划（PNOA）的影像，结合机载激光扫描（ALS）数据，通过一系列图像处理和分析技术，精确识别出火避难所（fire refugia），并计算出距离加权避难所密度（DWD）来表示种子源的丰富程度。
在野外采样方面，研究人员根据 DWD 梯度随机选取了 270 个采样点，在每个采样点的 5 米半径圆形样地内，详细测量黑松幼树和幼苗的数量、高度，以及其他灌木和树种的相关信息。同时，他们还收集了样地的气候和地形数据，包括坡度、坡向、海拔、温度、降水等，并计算出热负荷指数（HLI）来衡量干旱程度。
数据分析时，研究人员精心挑选了一系列可能影响黑松火灾后再生的变量，包括种子源可用性、灌木覆盖、Rubus spp. 覆盖、HLI 和降水等。通过构建零膨胀负二项模型，分别对火避难所内和火避难所以外的样本数据进行分析，评估这些变量对黑松再生的影响。
研究结果显示，在四个研究火灾区域内，火灾后黑松作为火避难所的森林面积不到火灾前的 20% ，且火避难所大多是面积小于一公顷的小斑块，主要分布在火灾边缘。不同区域的黑松再生水平差异很大，位于比利牛斯山脉前山地区的火灾区域再生水平较高，而沿海山脉的火灾区域再生水平较低。
从影响因素来看，DWD 对黑松火灾后的再生有积极影响，且在火避难所以外的影响更强。增加 DWD，火避难所以外黑松再生可提高 10.8%，火避难所内提高 7.8%。Rubus spp. 覆盖对黑松再生有显著的正向影响，是再生丰度的重要预测指标。降水对黑松再生的影响则呈负相关，在年降水量约 500 毫米时，火灾后黑松再生量最高。
火避难所内的树冠层对黑松再生起到了庇护作用，在高 HLI 水平下，能减少高温辐射和干旱的负面影响，但同时也可能因为光照不足限制再生。而火避难所以外，HLI 增加会导致黑松再生数量线性减少，不过在中低干旱水平下，灌木覆盖能缓解这种负面影响，在高干旱水平下则转变为竞争关系。
这项研究意义重大，它揭示了黑松在火灾后再生的生态机制，表明除了种子可用性，生物物理微生境条件在黑松再生中起着关键作用。研究结果为森林恢复的火灾后管理提供了科学依据，有助于制定更合理的保护和恢复策略，维持地中海森林生态系统的平衡和稳定。
研究人员开展研究时用到的主要关键技术方法有：利用地理信息技术，如结合政府火灾边界数据、PNOA 影像和 ALS 数据识别火避难所并计算 DWD；通过野外实地采样获取植被和环境数据；运用零膨胀负二项模型等统计分析方法评估各因素对黑松再生的影响。
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