《Canadian Journal of Forest Research》：Effects of fuel reduction thinning and patch clearcutting on carbon stocks and plant diversity in south coastal rainforests of British Columbia
编辑推荐：
加拿大社区通过在荒野-城市交错带进行间伐和皆伐，以应对日益增加的野火威胁，减少危险燃料负荷。然而，这些处理对生态系统结构和功能的影响尚不明确。本研究在不列颠哥伦比亚省Cheakamus社区林（CCF）考察了对次生林进行间伐，以及对老龄林进行斑块皆伐，对碳储量、
加拿大社区通过在荒野-城市交错带进行间伐和皆伐，以应对日益增加的野火威胁，减少危险燃料负荷。然而，这些处理对生态系统结构和功能的影响尚不明确。本研究在不列颠哥伦比亚省Cheakamus社区林（CCF）考察了对次生林进行间伐，以及对老龄林进行斑块皆伐，对碳储量、林分结构和林下多样性的影响。短期内，间伐未影响地上或地下碳储量，但增加了林下灌木和草本植物的盖度与物种丰富度。相反，间伐降低了树种多样性，形成了几乎纯的花旗松（Pseudotsuga menziesii）林分。对老龄林进行皆伐降低了地上碳储量和大多数植物生物多样性指标，但对矿质土壤或林地凋落物碳库无影响。这些结果表明，为减少燃料而进行的间伐可以促进林下植物多样性而不损害林地凋落物层，但需注意避免林冠层简化。
**研究背景与意义**
过去十年，不列颠哥伦比亚省经历了破纪录的野火。例如，2023年该省发生了2245场森林火灾，烧毁面积达2,840,545公顷，是20年平均水平的十倍。这些火灾摧毁了建筑物、城镇、野生动物栖息地，并产生了高达647太克碳的排放。为了提高社区抵御野火的抵抗力和恢复力，燃料减少处理（如间伐、木材采伐和计划烧除）正越来越多地应用于社区周围的荒野-城市交错带。然而，开发这些处理策略面临的一个关键挑战是在减少野火危险的同时维持生态完整性（即相对于未受干扰生态系统的生物多样性和生产力的平衡）。燃料缓解处理可能带来意想不到的生态后果，例如影响碳库、养分储量、生物多样性、水文或生产力。在某些情况下，它们改善了生态系统生产力或促进了土壤碳氮储存；在另一些情况下，它们通过移除木质生物量或增加碳排放而减少了生物多样性或森林碳库。因此，理解燃料减少处理如何影响生态系统属性，对于制定既能最大限度减少潜在负面影响又能保护生态完整性的管理策略至关重要。本研究是不列颠哥伦比亚省首批考察在荒野-城市交错带中通过间伐和皆伐减少火灾危险如何影响森林碳储量和植物/树木多样性的案例研究之一，为评估此类管理措施的生态后果提供了重要基线数据。
**主要研究方法**
研究人员在Cheakamus社区林（CCF）建立了27个样地，涵盖沿海西部铁杉（CWH）和山地铁杉（MH）两个生物气候区。研究比较了四种处理类型：间伐的次生林与未间伐的次生林、小规模斑块皆伐地（3–5公顷）与邻近的老龄林对照区、以及CWH与MH的老龄林。碳储量通过野外采样和实验室分析相结合的方法进行估算：采集细木质材料、植物、林地凋落物和矿质土壤样本，烘干后使用元素分析仪测定碳含量。植物多样性通过调查100平方米评估样方内苔藓类、草本、灌木和树木的功能群物种丰富度、香农多样性指数和盖度来衡量。林分结构特征（如胸径、树高、密度）也进行了测量。统计分析使用Welch t检验和Wilcoxon秩和检验比较不同处理组间的差异。
**研究结果**
**林分结构**：老龄林因树木大小、种类多样和枯立木的存在而结构最复杂。未间伐的次生林比邻近的间伐林更复杂。斑块皆伐地树木稀少。具体而言，间伐通过移除三分之二的冠层树木（保留密度从每公顷625±109株降至217±8株），显著降低了活立木断面积（从51.97±3.61降至22.53±1.67平方米/公顷），并减少了垂直结构，使林冠层花旗松组成从67%增加到94%，亚冠层从21%增加到88%。在老龄林中，MH区的活亚冠层密度高于CWH区。
**碳储量**：老龄CWH和MH林的总生态系统碳储量平均为601.86±67.77兆克/公顷，主要储存在大型活树（≥9厘米DBH）中。间伐对总生态系统碳储量无显著影响（间伐林351.94±99.03兆克/公顷，未间伐林332.39±14.97兆克/公顷），但显著增加了树桩和树桩根的碳储量。在皆伐地，移除大部分树木导致总生态系统碳减少了42%（皆伐地327.44±58.47兆克/公顷，对照老龄林563.56±60.11兆克/公顷），地上碳储量降低了约五倍，但林地凋落物和矿质土壤碳库未受显著影响。MH区的总生态系统碳储量和土壤碳库（特别是15-55厘米深度）倾向于高于CWH区，可能与更低的分解速率有关。
**植物和树木多样性**：老龄林具有最高的树木盖度、苔藓类盖度和树木香农多样性指数。间伐显著增加了草本和灌木的物种丰富度（草本从5.7±0.9种增至18.3±1.8种；灌木从8.0±1.5种增至15.3±0.3种）以及盖度（增加了6–7倍），但对苔藓类和树木丰富度无影响。皆伐地与老龄林相比，树木盖度几乎为零，苔藓类盖度和丰富度有降低趋势，而草本盖度有增加趋势。在老龄林中，CWH区的苔藓类盖度倾向于高于MH区。
**讨论与结论**
本研究发现，在不列颠哥伦比亚省南部沿海雨林，小规模斑块皆伐老龄林会造成显著的生态系统碳损失和生物多样性下降，尽管其林地凋落物碳库得以维持。相比之下，在次生林中进行燃料减少间伐在短期内不会减少总生态系统碳储量，同时能有效促进林下草本和灌木的多样性与盖度，这可能是由于林冠疏开后改善了光照和微气候条件。然而，间伐也导致了林冠层树种（花旗松）和结构的简化，这可能会增加未来遭受特定生物或非生物干扰的风险。研究结果强调，燃料减少处理是一把“双刃剑”：间伐可以作为一种兼顾降低火灾风险和促进部分生态功能的管理工具，但需警惕其对上层林冠多样性的负面影响；而皆伐虽然能产生收入，但代价是碳储量、生物多样性和生态完整性的显著降低。未来的研究需要进一步探究这些响应在不同生态系统和社区中的差异，并为适应特定社会生态条件的燃料减少处理制定基本原则。
