• 文摘
• 介绍
• 可变性森林的年龄结构
• 变化站组成
• 在火的年周期变化
• 对森林管理
• 结论
• 对这篇文章
• 确认
• 文献引用

因为一些火灾的后果类似工业森林收获的影响,森林管理通常被认为是作为干扰效果类似于自然的干扰。尽管森林管理之间的类比和火干扰在北方生态系统有一些优点,重要的是要认识到它的局限性。首先,正常森林旋转截断天然林分年龄分布和消除过成熟森林的景观。第二,在北方mixedwoods,自然森林动态火灾后可能需要逐步更换站不能容忍阔叶物种mixedwood软木站,而当前的营林实践促进同样由站连续旋转。第三,大波动在全新世期间火灾频率限制一个火的使用周期描述自然火政权。短火周期通常描述为北方生态系统似乎并不普遍;相反,火之间的短期和长期变化的周期已经被观察到。这些变化意味着重要的变化在森林景观和区域层面的成分。所有这些因素在森林中创建一个自然变化成分,应该由森林管理者关心维护生物多样性的保护。大道之一是发展营林技术,维持一个光谱的森林景观作品。

关键词:火政权;北方森林;mixedwood;全新世植被;可持续林业;生物多样性管理。

森林工业正回归自然想办法协调经济纤维生产和生物多样性(Kimmins 1992年,弗里德曼等。1994年,麦肯尼et al . 1994年)。正在研究的途径之一是受营林系统的开发,和相似,自然生态系统动力学(1994年Attiwill, Galindo-Leal和邦内尔1995年,Bergeron和哈维1997)。在北方森林,火是有最大的影响的干扰剂森林动力学(Engelmark et al . 1993年)。北美北方森林火灾通常指的是相对较短的周期(50�250年)和stand-replacing火灾(Heinselman 1981年,约翰逊1992年,帕耶特1992年)。因为一些火灾的后果类似工业森林收获的影响,森林管理通常被认为是作为干扰效果类似于自然的干扰。

尽管森林管理之间的类比和火干扰在北方生态系统有一些优点,重要的是要认识到,它也有局限性。火灾和切削的对比效果已经得到了许多生态过程(MacLean et al . 1983年,Binkley 1987年里,brai et al . 1995年,帝国1998)。最近,我们已经看到感兴趣的重要差异存在,在景观尺度大,成分和结构的森林火灾和森林管理制度造成的马赛克。这一现象具有更大的重要性对许多生物的干预措施在这个规模确定栖息地质量(Rolstad 1991年,富兰克林1993)。北方系统内在循环(路德维希et al . 1997,牧师et al .,这个问题),森林管理的效果往往是减少这种自然变化。利用研究结果对自然干扰和森林动力学在魁北克的北方mixedwoods南部,我们在本文中描述三个北方的特点系统控制的火灾导致增加的变化。然后,我们建议几个途径,应该探索发展营林系统启发,和相似,自然生态系统动力学。尽管本文提供的一般原则可以扩展到一般的北方森林,实证结果提出主要适用于魁北克的粘土带的南部。

管理的森林,森林里旋转确定主要由收割站的时代。在同龄林分组成的一片森林,一个正常的森林结构发生在所有年龄类站是均匀分布在领土。因此,一个正常的森林有一个旋转的时代100年理论上会同等比例的土地基本在每个年龄类介于0和100年(Fig.1a)。相比之下,一个地区受到stand-replacing森林火灾,在平衡时,一个完全不同的年龄阶层分布。实际上,假设燃烧的概率是独立于年龄(一般认为在北方森林的研究;看到约翰逊1992),年龄阶层分布的燃烧区域将遵循负指数分布(Van瓦格纳1978),有近37%的火周期以上,也就是说,> 100岁(Fig.1b)。火可能影响几次站在他们成熟,同时允许一些站生存超过100岁,而森林收获只会发生在站期限。过成熟站的比例(> 100岁),和旧的增长(> 200岁)增加火周期延长(图2),可以覆盖一个重要比例的北方森林景观(见在火的年周期变化)。

图1所示。森林年龄级分布(10年)的函数(一)100年森林火旋转和(b) 100年周期。 一)特殊功能的一部分在北方地区可持续性和弹性 b)特殊功能的一部分在北方地区可持续性和弹性

图2所示。站的比例比100年和200年增加从短到长周期。100年森林旋转,这些站将礼物。

自然chronosequence覆盖> 230年火灾后重建了魁北克南部的北方森林用火区域源自不同年份(Bergeron,等级1989,Leduc et al . 1995年)。图3总结了自然演替介子的,“mixedwood”(1995年麦克唐纳)网站。偏狭的硬木(颤抖的山杨、白桦)主导树冠在第一次100年。站分手逐渐发生许多年了。死亡后,第二个群硬木,冷杉和白云杉招募的林下叶层,实现上层形成mixedwood站。只有在200年,死亡后的第二个,甚至第三个硬木队列,站由软木物种。自然动力学可以被连续群硬木图示,mixedwood,软木主导地位。在某些方面,当前的造林实践忽视自然生态系统动力学。在魁北克,省级营林标准要求转换再生硬木和软木袜水平相似或优于收获前的水平。这种方法的结果是,同样由周期性旋转的,而连续的自然系统通常涉及一个过渡类型。

图3所示。不同物种的比例作为时间的函数自上次火灾。数据来自站在介子的粘土土壤生长在魁北克西南部的北方森林(Leduc et al . 1995年)。

缺乏对自然动态的关注,在某种程度上,负责该地区的一些森林更新的问题。例如,再生软木的目的站(旱地mixedwood网站)与软木物种通常需要人工再生、化学或机械控制不宽容的硬木。种植园的建立,尤其是介子的粘土土壤,通常是由激进的和丰富的竞争阻碍(哈维et al . 1995年)。另一方面,管理不支持发展先进的软木再生在偏执的硬木站出现净亏损(麦克唐纳1995)。从长远来看,静态维护硬木和软木站站点生产率可能会引起严重的问题。针叶树的存在减少了营养可用性和连续旋转可以降低收益率(牧师et al . 1987年)同样,连续旋转的白杨,高calcium-demanding物种(削减et al . 1993),可能会导致缺乏钙和减少生产力。

魁北克的北方森林西南部的一些研究展示了伟大的变化在森林火灾发生频率和相关成分在全新世期间。Dendrochronological重建火灾事件Duparquet湖地区过去300年(1993年1991年Bergeron, Dansereau和Bergeron)显示一个戏剧性的减少火灾频率在20世纪。火周期,估计在63年期间在1870年之前,继续延长,最后主要火灾发生在1944年。在火周期的增加似乎是由于减少干旱事件的频率小冰河时代结束以来,关于AD1850(1993年Bergeron和Archambault)。这气候上诱导增加火周期似乎是一个普遍现象在东部北方森林。此外,它支持使用加拿大一般大气环流模型,模拟预测减少森林火灾的活动,这一地区,未来的气候变暖(Flannigan et al . 1998年)。

在较长的时间尺度,地层分析的microcharcoal叠层湖从同一地区(c . Carcaillet p . j . h·理查德·b·弗莱切特y Bergeron, s . Gauthier y草原,未出版的手稿。图4)表明,火周期变量在周围的全新世湖泊。木炭记录的初步分析了34个当地消防事件,与不同防火间隔在过去的6700年一个同样不同,但一般增加,木炭丰富的背景。火平均间隔时间(332 + / -195年,n= 14火灾)在mid-Holocene比过去2100年(99 + / -53年,n= 20火灾)。改变阈值,以确定当地消防事件的背景(图4 b)变化的火灾识别,但火间隔的长期结构保持不变。

图4所示。数据从湖弗朗西斯(Abitibi,魁北克,48o-78年35”31日o28“20”)。(一)分布的木炭涌入(毫米2。厘米2。年1;细线)和低频滤波器级数计算傅里叶反变换。(b)木炭指数(毫米2。厘米2。年1);高频曲线趋势分离获得的原始数据使用低频滤波器。(c)火年表计算通过应用高频曲线阈值为1.25。

利用负指数分布和森林组合的预期变化随着年龄的增长(见图3),Leduc et al .(1995)预测森林景观组成根据火的变化周期(图5)。火在短周期(50 - 100年),景观是由postfire物种如白杨、桦木、或杰克松,而在很长的火周期(> 300岁)、香脂冷杉,黑云杉和白色雪松是显性的。最大景观多样性是观察到这两个极端之间(Gauthier et al . 1996年)。火的变化周期似乎解释的一些主要植被变化全新世期间观察到的。根据地区花粉分析(Richard 1980),防火间隔时间越长发现mid-Holocene与异常丰富的白色雪松,late-successional物种在该地区(图7)。短火间隔(图5)可以解释最近增加斑克松(图6)。所有物种似乎能够应付在火灾中观察到的变化周期,证明他们不断丰富在全新世(理查德。1980年,刘1990)。

图5所示。估计火灾的影响周期变化对不同物种的比例在一个典型的景观从魁北克南部的北方森林(Leduc et al . 1995年)。

图6所示。标准化的花粉百分比为白色雪松(左)和杰克松(右)在湖泊Clo(广场)和Yelle(三角形)。数据被修改从理查德(1980)。

自然干扰景观的三个特点,我们已经讨论了有重要意义发展营林系统启发,和相似,自然生态系统动力学。首先,它必须认识到正常森林急剧旋转变化的自然年龄分布林分。这种差异是基本的,因为它意味着,这取决于年龄级分布,要么成熟的丧失,这可能是至关重要的生物多样性维护,或相反,纤维损失由于不再转动。这个难题是,然而,没有一个解决方案。实际上,营林措施,旨在维护成熟的特点,同时保持经济上可行的森林旋转是有可能的。第二,自然森林动态介子的网站涉及开火后逐步更换站不能容忍阔叶物种mixedwood然后软木站。当前的营林实践促进同样由站连续旋转。

更合适的营林措施将有利于物种替代连续站的空间尺度,同时保持一个合理的硬木和软木站在景观尺度之间的平衡。这样一个系统测试在湖里Duparquet森林研究和教学,在营林策略提出了涉及使用砍伐和部分切割在同一网站,类似于火站重新启动的过程和自然演替(Bergeron和哈维·1997)。第三,大波动在全新世期间火灾频率限制一个火的使用周期描述自然火政权。此外,发射频率的空间变异性整个全新世的规模与几个microcharcoal远非适当评估分析。火焰短周期通常描述为北方生态系统似乎并不普遍;相反,火之间的短期和长期变化的周期已经被观察到。这种自然发生的变化应该由森林管理者采取营林技术,维持一个光谱的森林景观作品。

大道之一是试图最大化多样性景观层面。在魁北克mixedwood森林,这似乎是获得火周期在100年和200年(图5;见Gauthier et al . 1996年)。更多元化的景观可能更耐干扰(De Grandpre和Bergeron 1997),可以提供一些灵活性的目标物种组成后必须改变气候的变化或在管理目标。

理论上是可以开发森林管理系统受自然干扰。然而,重要的是要认识到,这种方法不能证明同龄林分,丰产林(相对)政权目前北方林业的标准。自然是更多的变量,和维护这种变化应该森林管理的主要目标。有必要更进一步,尝试重建森林马赛克,更像自然成分。虽然不可能也不可取完全模仿自然干扰,策略,保留相关流程和应该实现多元化。

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这项工作是支持的自然科学和工程研究委员会卓越中心的网络在加拿大可持续森林管理和森林服务。本文的贡献可持续森林管理的工业椅UQAM UQAT。我们谢谢布莱恩·哈维他评论的初稿手稿。

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