火灾严重程度对森林演替的影响
阿拉斯加的经典研究北方森林生态学、基思范克里夫和莱斯维里克显示黑云杉森林的分布强烈与模式的土壤水分和温度。图5是基于收集的数据在白人和黑人在阿拉斯加内陆云杉森林发现。(范克里夫et al ., 1983 a, b;范克里夫和维里克,1981)。土壤水分和温度测量在一系列的云杉林站在一个生长季节。这些数据的季节性模式的平均百分比表示水出现在上层土壤矿物(20厘米)和学位天0°C以上10厘米深度土壤矿物。长方形的形状在图5中说明这些地区不同黑云杉和白色云杉林站位于的季节性temperature-moisture空间。白云杉森林在温暖,干燥的网站而黑云杉森林居住冷却器,湿润的网站。
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图5。季节性的影响土壤温度和水分对森林生态系统分布在室内阿拉斯加北方森林(范克里夫et al ., 1983 a, b;范克里夫和维里克,1981)。
研究人员认为,火强烈影响土壤温度和水分的模式,与有机土壤变得温暖和干燥后立即开火。而土壤水分和温度数据没有收集到烧毁森林网站,范克里夫et al。(1983)和维里克1983)提出,增加土壤温度和土壤湿度降低火灾后立即(图6)。显示在图5和图6的关系被用来理解森林演替在阿拉斯加内陆高地白和黑云杉森林。在温暖干燥的地点白云杉森林被发现,落叶的物种(阿斯彭-杨树种虫害和桦树,桦木属spp)主导在连续性chronosequence早期和逐渐取代白云杉60到100年之后。在黑云杉森林,灌木主宰chronosequence早期,但黑云杉成为占主导地位的树冠物种在20 - 30年。在高地网站,落叶物种只是偶尔发现黑云杉森林。
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- 图6 a。(输入一个标题图)
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图6 b。(输入一个标题图)
图6 a-6b。火对火灾后温度和湿度的影响资料。情节上的轴弧相对土壤温度和水分的变化(a)提出基于基线变化火灾严重程度(范克里夫后et al ., 1983;维里克,1983)。土壤温度后立即增加和土壤水分减少火灾。随着植被再生在继承和有机土壤的深度增加,土壤温度降低和增加土壤水分;(b)提出的地面温度模式根据不同级别的火灾严重程度。在这个例子中,火灾发生在150年。火灾严重程度的水平控制气候变暖后,火的大小。
最近阿拉斯加森林网站平坦的地形的研究,我们发现了一个过渡森林类型,在阿斯彭或桦树入侵在连续性的过程的早期。图7展示了一个40岁的站在黑云杉林下和阿斯彭上层。立即毗邻这种混合站是一个40岁的站的纯黑云杉(图7 b)。两者的区别是有机土壤的深度,混合站有一个有机土壤深度小于5厘米,黑云杉站近13厘米的深度。
图7。火灾严重程度对火灾后的影响的例子,(a) 40岁混合山杨-黑云杉森林面积严重烧伤;(b) 40岁的黑云杉站在那么严重烧伤的区域;(c) 3岁的流浪汉与阿斯彭/黑云杉在严重烧伤面积再生;和(d) 3岁烧黑云杉再生面积减少严重的烧伤。
图7。火灾严重程度对火灾后的影响的例子,(a) 40岁混合山杨-黑云杉森林面积严重烧伤;(b) 40岁的黑云杉站在那么严重烧伤的区域;(c) 3岁的流浪汉与阿斯彭/黑云杉在严重烧伤面积再生;和(d) 3岁烧黑云杉再生面积减少严重的烧伤。
在最近的火灾中,我们遇到的直接证据阿斯彭的建立一个网站,以前占据完全由黑云杉(图7)。在这个网站,最近(1994年)的大火吞噬了整个有机土垫矿质土。在这些领域,阿斯彭幼苗建立自己和蓬勃发展,达到50到80厘米的身高在1998年的夏天。黑云杉幼苗也出现在这个网站。在另一个区域的燃烧,火是那么严重,有机土壤保持10到20厘米,没有阿斯彭幼苗在场(图7 d)。实地测量在1998年夏天显示,剩下的燃烧区域有机土壤3°4°C温度比网站没有有机土壤。
这些观察以及其他导致火灾严重程度的假设可能是控制火灾后连续在一些地区的阿拉斯加北方森林(Kasischke et al ., 1999 b)。这个假设是基于地面温度的增加依赖火灾严重程度,例如,大量的有机土壤在大火吞噬。更严重的火灾导致火灾后地面气温变暖,虽然不太严重的火灾导致冷却器温度(图6 b)。我们假设,与土壤水分发生类似的模式:更严重的火灾会导致干燥土壤和那么严重火灾会导致湿润的土壤。综上所述,我们的假设是一系列不太严重的大火最终会导致白云杉森林,取而代之的是黑云杉森林而一系列更严重的火灾将导致黑云杉森林被取而代之的是阿斯彭——黑云杉森林,最终,白色云杉森林(图8)。
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- 图8。提出火灾严重程度对森林生态系统的影响分布
黑云杉森林取代白云杉森林的假设是相同的一个由范克里夫和维里克(1981)解释白云杉-黑云杉继承阿拉斯加内陆的冲积平原。有一个关键的区别这些假设,然而。在我们的假设,根据长期的政权,一个网站可以先被黑云杉,回复到白色的云杉,再次被黑云杉。河滩上chronosequence只在一个方向上行动,例如,白云杉最终被黑云杉取代。
这个假设在北方森林碳动力学有重要意义,特别是在气候变暖。raybet雷竞技最新大多数carbon-dynamic -raybet雷竞技最新气候变化研究进行的北方森林建议最终取代许多富含碳的森林生态系统(如黑云杉森林)较低碳生态系统(如白云杉)(史密斯和Shugart, 1993)。上面讨论的假说指出,变化的速度在许多生态系统将由火灾严重程度的模式。最近的建模研究表明,模式的北方森林火灾严重程度可能会增加成正比增加该地区温度预测通过大气环流模型(股票et al ., 1998)。如果这个模型研究是准确的,然后从北方森林碳损失的利率可能会比预计的快得多的当代森林演替模型。
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