气候变化下欧洲洪泛区森林中白蜡树枯死和水文对树木生长模式的影响：探寻森林未来之路

《Scientific Reports》：Ash dieback and hydrology affect tree growth patterns under climate change in European floodplain forests

为探究气候变化下白蜡树枯死和水文条件对树木生长的影响，莱比锡大学等机构研究人员开展研究，发现树木生长受二者交互影响，对森林保护意义重大。

　　在欧洲的洪泛区森林里，一场悄然而至的生态危机正在上演。曾经郁郁葱葱的森林，如今因白蜡树枯死病的肆虐，许多白蜡树（Fraxinus excelsior）面临死亡威胁，森林的生态平衡被打破。与此同时，气候变化带来的干旱、高温等极端天气频繁出现，再加上人类活动导致的水文条件改变，如河流改道、地下水位下降等，让这片森林的未来充满了不确定性。这些变化不仅影响着树木的生长，还威胁着整个森林生态系统的稳定和生物多样性。为了弄清楚在这些复杂因素的共同作用下，森林中的树木究竟会如何生长，来自莱比锡大学（University of Leipzig）、亥姆霍兹环境研究中心（Helmholtz Centre for Environmental Research, UFZ）等多个机构的研究人员，针对这一难题展开了深入研究，相关成果发表在《Scientific Reports》上。

研究人员主要采用了以下几种关键技术方法：首先，他们在德国莱比锡洪泛区森林设立了 60 个永久观测样地，涵盖不同地形与地下水位距离的区域，以此来获取不同水文条件下的森林数据。其次，通过两次森林清查，监测胸径（DBH）≥5 cm 的树木和灌木个体的各项信息，包括位置、高度、生长状况等。同时，利用标准化的 6 步分类法，自 2016 年起每年评估白蜡树的枯死情况。最后，运用线性混合模型（LMMs）分析数据，探究白蜡树枯死、水文条件等因素对树木生长的影响。

研究结果如下：

1. 生态系统特征：研究区域内，白蜡树在两次清查中都是优势种，但在下层树冠中，除了白蜡树和栓皮栎（Quercus robur）数量和相对优势度下降外，其他物种数量和优势度有所增加。栓皮栎和白蜡树的年生长主要依赖大径级树木的基面积增加，而槭树属（Acer）物种尤其是挪威槭（A. pseudoplatanus）的生长主要基于幼树（DBH = 5 - 40 cm），其生长量是栓皮栎和白蜡树总和的 3.5 倍。不同物种的相对生长率（RGR）存在差异，下层树冠树木的 RGR 普遍高于上层树冠，但栓皮栎和榆树（Ulmus spec.）除外。
2. 上层树冠模型：整体而言，预测变量对上层树冠树木的 RGR 有显著影响，但物种、白蜡树枯死和地下水位的三向交互作用不显著。简化模型显示，白蜡树枯死和地下水位的交互作用显著，即生长响应因水文条件而异；物种本身也对 RGR 有显著影响。此外，样地密度和树木损伤程度对上层树冠树木的 RGR 有负面影响，而树木活力则有正面影响，两次清查的时间间隔对其无显著影响。
3. 下层树冠模型：预测变量对下层树冠树木的 RGR 同样有显著影响，且物种、白蜡树枯死和地下水位的三向交互作用显著，表明不同物种对树冠干扰的生长响应因水文条件而异。例如，在下层树冠中，一些物种如 A. campestre、A. pseudoplatanus 和 C. betulus 在干燥地点对白蜡树枯死的生长响应为负，而在湿润地点则不同；T. cordata 在湿润地点对白蜡树枯死的生长响应与其他物种显著不同，随着白蜡树枯死程度增加，其生长响应下降。样地密度、树木损伤程度对下层树冠树木的 RGR 有负面影响，树木活力有正面影响，两次清查的时间间隔有显著负面影响。

研究结论和讨论部分表明，树木对增加的光照（由白蜡树枯死引起）的生长响应取决于水文条件。在湿润地点，树木可能从增加的光照中受益，而在干燥地点则会受损，这是因为干旱条件下树木难以利用增加的光照，反而会受到干旱胁迫的影响。下层树冠和上层树冠的生长模式不同，下层树冠物种特异性生长响应更明显，受水文条件影响更大，而上层树冠受影响较小，这可能与上层树冠树木根系更深、能更好缓冲水文变化有关。不同物种因耐荫性和耐旱性差异，对环境变化的生长响应不同。例如，更耐荫的物种在湿润地点对增加的光照响应更积极，而 C. betulus 在干燥地点的负面生长响应可能是竞争作用导致。

这项研究意义重大，它揭示了洪泛区森林在白蜡树枯死和气候变化背景下的生长变化规律，为森林保护提供了重要依据。研究表明，恢复自然水文动态、提高地下水位对维持现有树木组成和森林生态系统的稳定至关重要。如果不及时采取措施，未来洪泛区森林可能被 Acer 物种主导，导致生态系统功能下降，许多依赖原有树种的物种面临生存威胁。因此，需要通过针对性的森林管理措施，如促进栎树再生、调整水文条件等，来保护洪泛区森林的生物多样性和生态功能。