《Fire》：Monitoring Plant Biodiversity and Indicator Species Across Post-Fire Rehabilitation Structures in Greece: A Two-Year Study
Alexandra D. Solomou,
Nikolaos Proutsos,
Panagiotis Michopoulos and
Athanasios Bourletsikas
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在希腊森林火灾频发背景下，为量化常用火灾后木质生态工程结构对植被早期恢复的影响，本研究在帕尼萨（Attica）和马夫罗利姆尼（Corinthia/Peloponnese）两处2021年火灾迹地，对瓦特尔（wattles）、山坡原木拦障（log barriers）和沟道原木坝（log dams）三类结构开展连续两年植被调查。结果显示，从2022到2023年，植被盖度与生物量显著增加，但结构类型与植物多样性、描述性群落组成差异及少数指示种存在关联。这表明常用木质结构在早期恢复中可能通过微生境筛选作用影响生物多样性信号，为同步实现灾害防控与生态恢复的决策提供了操作尺度的证据。
地中海地区森林火灾的频率和规模在近年来显著增加，不仅直接摧毁大片植被，还会引发水土流失、滑坡、泥石流等一系列水文和地貌灾害，威胁下游居民生命和基础设施安全。为了尽快稳定火烧迹地，减少灾害风险，希腊等国家常常在灾后采用“应急”或早期稳定措施，其中利用本地火烧木材构建的木质屏障结构（如瓦特尔、山坡沿等高线设置的原木拦障、沟道原木坝等）被广泛应用。然而，一个悬而未决的关键问题是：这些旨在“保水固土”的工程结构，会不会也对火烧迹地上刚刚开始复苏的植物群落产生意想不到的“生态足迹”？它们究竟是中性的工程设施，还是会像筛子一样，筛选出不同的植物种类，从而影响早期的生物多样性恢复路径？在希腊，人们对这些常见木质结构如何影响火灾后早期植被恢复轨迹（包括物种丰富度、盖度/生物量和群落组成）还知之甚少，导致决策者在同时考虑减灾和生物多样性恢复时，往往缺乏最常用措施的生态绩效信息。
为了填补这一空白，由Alexandra D. Solomou、Nikolaos Proutsos、Panagiotis Michopoulos和Athanasios Bourletsikas组成的研究团队，在希腊2021年火灾季烧毁的两处森林景观（阿提卡的帕尼萨和伯罗奔尼撒科林西亚的马夫罗利姆尼）开展了为期两年（2022年和2023年夏季）的实地监测研究。他们的研究成果发表在期刊《Fire》上，为理解木质火灾后恢复结构对地中海森林早期生态恢复的影响提供了新的证据。
研究团队采用了几项关键的技术方法来回答上述科学问题。首先，在森林管理部门实施灾后恢复工程后，他们在两处研究地点建立了包含三类主要木质结构（瓦特尔、原木拦障、原木坝）的16个永久样地网络。植被调查采用标准化的样方采样法，在每个样地的侵蚀区和沉积区中心各设置一个1 m × 1 m的子样方，连续两年在相同时间段（5月至7月）对维管植物的组成、物种丰富度、密度、盖度和地上生物量进行量化。物种鉴定依据《欧洲植物志》等权威资料。生物量样本在实验室经65°C烘干48小时后称重获得。数据分析综合运用了多样性指数计算、广义估计方程（GEEs）分析植被盖度和生物量的年际与结构类型效应、基于Bray-Curtis相异性的PERMANOVA和热图分析群落组成变化，以及指示种分析（IndVal）来识别与特定结构类型显著相关的植物类群。
3.1. 帕尼萨地区维管植物组成
科级组成分析显示，植物物种的科级分布在不同的结构类型和年份间存在差异。汇总数据显示，2022年原木拦障的汇总物种丰富度最低（8种），瓦特尔和原木坝则较高（16-21种）。原木拦障中松科（Pinaceae）在个体数量上占绝对优势，而瓦特尔和原木坝中禾本科（Poaceae）贡献了最多的物种数。这些模式表明，在火灾后早期，不同结构可能通过微生境筛选影响了不同植物类群的建立。
3.2. 帕尼萨地区维管植物的α植物多样性、盖度和生物量
物种丰富度、香农-维纳多样性（Shannon-Wiener diversity, H′）、辛普森多样性（Simpson diversity, 1 ? D）和皮卢均匀度（Pielou's evenness, J′）等α多样性指数在不同结构类型间存在显著差异。瓦特尔 consistently支持了最高的多样性指数，而原木拦障，尤其是在2022年，多样性指数显著较低。这表明结构类型与早期植物多样性模式相关联，瓦特尔结构可能创造了更有利于多种植物共存的微生境。
3.3. 帕尼萨地区不同结构类型和年份间植物群落组成的变化
基于汇总数据的Bray-Curtis相异性热图显示，不同结构类型×年份组合间的群落存在描述性组成差异。例如，瓦特尔与各年份的原木拦障之间相异性最高。然而，基于样地水平的PERMANOVA分析在任一年份均未检测到统计显著的结构类型效应。因此，热图显示的组成差异应被视为描述性模式，而非统计上确证的结构类型差异。
3.4. 帕尼萨地区植被盖度和生物量的时间变化
植被盖度和地上生物量从2022年到2023年，在所有结构类型中均呈现显著增加。统计模型显示年份效应极显著，而结构类型的主效应不显著。这证实了火灾后早期植被在结构上的快速恢复，且这一恢复趋势在不同工程结构间具有普遍性。
3.5. 马夫罗利姆尼地区维管植物组成
在马夫罗利姆尼，科级组成同样因结构类型而异。汇总数据显示，从2022年到2023年，两类结构（原木坝和原木拦障）的汇总物种丰富度均有所增加。2022年，原木拦障以岩蔷薇科（Cistaceae）为主，到2023年，其他科的贡献也增加了。总体趋势是早期恢复阶段植物区系多样性随时间增加。
3.6. 马夫罗利姆尼地区维管植物的α植物多样性、盖度和生物量
与帕尼萨类似，2023年所有α多样性指数均显著高于2022年。年份是驱动多样性增加的主要因素。结构类型之间的比较显示，2022年原木坝的物种丰富度显著低于原木拦障，但到2023年这种差异消失。
3.7. 马夫罗利姆尼地区不同结构类型和年份间植物群落组成的变化
Bray-Curtis热图显示了描述性的组成差异，例如原木拦障在两个年份间的组成变化较小，而原木坝的年际变化较大。与帕尼萨结果一致，样地水平的PERMANOVA分析未检出显著的结构类型效应。
3.8. 马夫罗利姆尼地区植被盖度和生物量的时间变化
植被盖度在两个结构类型中从2022到2023年均大幅增加，年份效应显著。生物量变化则显示出结构类型与年份的交互作用：原木拦障的生物量年际增加显著，而原木坝的增加不显著；在2022年，原木坝的生物量显著高于原木拦障。
3.9. 帕尼萨地区不同结构类型的指示种分析
指示种分析识别出少数与特定结构类型显著相关的植物物种。例如，瓦特尔与Aegilops geniculata、Melica ciliata、Quercus coccifera和Cistus salviifolius相关；原木坝与Anagallis arvensis相关；而原木拦障则与Pinus halepensis强烈相关。这些关联仅在合并两年数据集中显著，在单独年份分析中不显著，因此应被视为初步的信号。
3.10. 马夫罗利姆尼地区不同结构类型的指示种分析
在马夫罗利姆尼，原木拦障与Cistus salviifolius和Pinus halepensis显著相关，没有物种被识别为原木坝的指示种。同样，这些结果需谨慎解读。
3.11. 年际恢复幅度与复合恢复指数
在帕尼萨，不同结构类型间的年际恢复幅度主要在植被盖度变化上存在差异，原木拦障和原木坝的盖度增加幅度大于瓦特尔。复合恢复指数在结构类型间无统计显著差异。在马夫罗利姆尼，各恢复指标的年际变化在两类结构间均无显著差异。
结论与讨论
本研究的主要结论是，在希腊两处火灾迹地，火灾后早期维管植物恢复迅速，植被盖度和生物量在第二年显著增加，这反映了地中海生态系统典型的早期重组能力。在此背景下，不同的木质生态工程结构类型并非中性，而是与可观察的生物多样性“信号”相关联。具体表现为：
- 1.
结构类型与多样性模式相关：瓦特尔结构 consistently支持了更高的植物α多样性，而山坡原木拦障在火灾后第一年多样性显著较低，第二年部分恢复。
- 2.
描述性群落组成差异：Bray-Curtis热图揭示了不同结构类型×年份组合间存在描述性的群落组成差异，尽管基于样地的多元统计检验（PERMANOVA）未达到显著性水平。这表明结构可能通过微生境过滤影响了早期的群落组装轨迹。
- 3.
有限的指示种关联：识别出少数与特定结构类型显著相关的植物物种（如瓦特尔与多种草本和灌木相关，原木拦障与Pinus halepensis相关），但这些关联是初步的，需要在更长时序和更大样本量下验证。
- 4.
恢复的普遍性与特异性：强烈的“年份效应”表明植被结构恢复是一个普遍的区域性信号。叠加其上的是由结构类型调制出的特异性生物多样性和组成模式，体现了“微生境修饰器”的作用。
本研究的重要意义在于，它首次在希腊的操作尺度上，为最常见的火灾后木质屏障结构提供了早期生态绩效的多维度证据。研究结果表明，这些以减灾为初衷的工程措施，在实施后的头两年内，就可能通过改变地表粗糙度、截留沉积物、调节局部水分条件等物理机制，充当“微生境过滤器”，从而影响哪些植物种类能够成功定殖，塑造早期的生物多样性模式。这为火灾后土地管理提供了一个新的视角：在评估工程措施的“有效性”时，除了水文和土壤保持效益，也应将生态恢复指标（如多样性、组成、指示种）纳入监测和评估框架。这有助于决策者设计更全面的干预措施，在减轻灾害风险的同时，更好地促进地中海生物多样性热点区域的生态恢复。当然，由于本研究监测期仅两年、样本量有限、且缺乏未处理的火烧对照，所发现的模式应被视为初步的、需要长期跟踪验证的信号。未来的研究需要延长监测时间、增加样本量和空间重复、并更精细地量化微生境条件与水文过程，以阐明结构影响植被恢复的具体机制，从而制定出真正协同增效的火灾后生态恢复与管理策略。
