以下是引用本文的既定格式:
O’gorman, C. J., l.p. Bentley, C. McKay, M. Purser和K. M. Everly, 2022。研究影响黑橡树标本的非生物和生物因素(Quercus kelloggii),以重新落实传统的生态知识,并促进生态系统在野火后的恢复能力。生态与社会27(2):19。摘要
加州黑橡树,Quercus kelloggii在加州许多土著部落的生活方式中扮演着重要的角色。原住民倾向于利用传统生态知识(TEK)来种植黑橡树,以鼓励橡树标本的发展和增殖。与较小的黑橡树相比,这些成熟、大型、冠满的树木提供了不成比例的生态系统服务,包括橡子和栖息地。改变了土地管理的方法,停止频繁的低强度文化燃烧,使这些橡树标本面临着被侵占、森林变密和严重野火的风险。该项目是学术研究人员和土著咨询委员会之间的合作,以检查非生物和生物因素的影响Quercus kelloggii重新运用传统生态知识,促进生态系统在野火后的恢复力。数据收集自索诺玛县东北部佩珀伍德保护区的55棵黑橡树标本。通过测量标本的冠面积和活冠比、周围树木的大小和数量、表面和梯状燃料装载量,对标本的生长生境进行了分类。该保护区在2017年的塔布斯大火和2019年的金凯德大火中都烧毁了,后者发生在初始数据收集完成三个月后。在金凯德大火之后,我们立即测量了焦炭高度,并将非生物和生物变量与火灾的严重程度联系起来。森林密实度对栎树标本的冠层面积(p = 0.003)和活冠率(p = 0.038)均有显著的负向影响。自2017年10月塔布斯火灾以来,致密化没有影响表面和梯段燃料负荷积累(p > 0.05)。金凯德火灾发生后,地表和阶梯燃料以及森林密度变量对栎树的焦化高度均无显著影响(p > 0.05)。介绍
加州黑橡树(Quercus kelloggii)它是美国西部所有橡树中分布最广、海拔分布最广的,从俄勒冈州的尤金一直延伸到下加利福尼亚,绵延约780英里(McDonald et al. 1990)。黑橡树是提供众多生态系统服务的关键物种(Crotteau et al. 2015, Long et al. 2017)。在加州的橡树林地,超过330种的动物至少在一个生命阶段依赖橡树的支持(Barrett 1980)。
黑橡树被认为是一种”文化的基石”物种在土著人民的饮食、仪式习俗和日常生活中的作用(加里波第和特纳2004,龙等人2016、2017)。作为一种食物来源,黑橡树橡子因其风味、高含油量、易于捣碎和研磨以及可储存性而备受青睐(Lee 1998, Long et al. 2016;M. K. Anderson 1993,未发表的报告).收集橡子的行为对于文化传播至关重要,并且对许多部落成员来说仍然是一项重要的社会活动(Anderson 2005, Long et al. 2016)。黑橡树橡子被纳入舞蹈、仪式和仪式中,该物种出现在土著神话中(Long et al. 2016)。由于他们的文化重要性,当今加州的原住民使用传统的生态知识(TEK)来创造有利于黑橡树生存和持久性的生态条件,同时将生态系统作为一个整体(Anderson 2005, Lake et al. 2017, Long et al. 2017)。TEK被描述为”关于生物(包括人类)彼此之间及其与环境之间的关系的一种累积性的知识、实践和信仰体系,通过适应过程演变并通过文化传播代代相传”(Berkes et al. 2000:1252)。这些文化实践远不止是土地管理技术,而是反映与土地互惠关系的土著文化的组成部分。
尽管黑橡树分布广泛,具有抗旱能力和文化意义,但土地管理方法的改变对它造成了威胁。殖民以及强制迁移和停止土著与土地的接触导致了加州的巨大生态变化,包括许多土著植物的栖息地减少(基默尔和湖2001,安德森2005,编码和鸟2013)。加州的部落社区被剥夺了他们的传统土地,他们维持文化习俗和自治权的能力被压制了种族主义土地使用法律,以及彻底的种族灭绝(Fenelon和Trafzer 2014, Norgaard 2014, Madley 2016)。土著人民实践自己文化的能力取决于获得土地的途径,以及他们数千年来赖以生存的植物和植物群落的持续恢复力(Berkes等人2000年,Anderson 2005年,Garibaldi和Turner 2004年,Long等人2016年和2017年)。
原住民与个体黑橡树标本建立了亲密的多代关系,包括燃烧、照料、培育和采集(Anderson 2005)。在加州的索诺玛县的佩珀伍德保护区,佩珀伍德土著顾问委员会希望把这些做法带回土地上。胡椒木保护区位于瓦波族传统的祖传领地(Milliken 2007)。黑橡树在文化上有着重要的地位,是Wappo部落最喜欢吃的橡子。因此,该项目被开发为促进重新实施这些互惠管理做法的初步步骤之一。我们的研究是由佩珀伍德的本地咨询委员会Clint McKay (Wappo/ Pomo/ Wintun),主席,Lucy McKay (Pomo和北Sierra Miwok), Brenda Flyswithhawks博士(Tsalági), Tek Tekh Gabaldon (Mishewal Wappo)和L. Frank Manriquez (Tongva和Ajachemem和Rarámuri),佩珀伍德的管理团队和索诺玛州立大学的研究人员合作完成的。
在与索诺马州立大学的研究人员和佩珀伍德管理团队的会议中,佩珀伍德本地咨询委员会表达了对保护区中黑橡树标本的存在和再生的担忧,而不仅仅是黑橡树物种的丰富。标本橡树被定义为大、老、健康的树,冠宽、低(Long et al. 2017)。当地顾问委员会解释说,这种生长习惯使它更容易收集橡子,也支持其他文化上重要的林下植物。与较小的黑橡树相比,这些树木提供的生态文化服务数量不成比例(Long等人,2017年)。克林特·麦凯解释如下:
[A]标本橡树不随年龄增长而生长。它伴随着树的整体健康,以及树在我们的自然世界中以互惠的精神占据其应有位置的能力。橡树标本受益于它的微环境,作为回报,它可以回报自然世界;人类、动物和其他植物群落。过度拥挤或密度导致树木不能充分发挥其潜力。我们得到的是又小又细的树,它们缺乏力量和能力,无法产生足够质量和数量的橡子来支持其他生命形式.
与世界各地的许多土著群体一样,索诺玛县部落社区难以获得文化实践所需的植物,如编织篮子和维持传统饮食,因为公共土地收集禁令、文化烧伤的停止、土地获取的限制以及栖息地的破坏(Garibaldi和Turner 2004, Anderson 2005, Shebitz等人2009,Long等人2017)。在索诺玛县,有非常有限的土地归部落管辖。因此,部落社区不可能仅仅依靠有限的土地资源来维持生存。部落土地以外的传统聚集地并不总是可以到达,这进一步限制了其中所包含的传统食物和文化资源。无法获得传统食物以及在邻近的农业土地上使用杀虫剂和除草剂,直接影响到部落的总体健康以及少数仍对部落人民开放的聚集地的条件。政策,例如对鲍鱼和鲑鱼的采集限制,也影响了土著人民(克林特·麦凯,个人沟通).尽管面临种种挑战,部落社区仍继续实践他们的文化传统,并将知识代代相传。这种文化韧性表现在许多方面,包括努力振兴语言和传统工艺,如编织篮子。它还通过将传统的管理实践与现代政治运动(如气候行动主义)联系起来来表达。文化复原力的一个关键组成部分是努力恢复土地的使用权和从事传统文化习俗的能力。
目前的保护取决于对一个地方的生态和文化历史的理解,包括文化实践以及它们在给定的生态系统中发挥的作用和效益(基默勒和湖2001年,基利2002年,林田2005年,Codding和Bird 2013年)。从历史上看,研究人员植根于狩猎采集者和农业社会之间的二元人类学区别,忽略了原住民对加州景观的许多栖息地的影响,并没有意识到积极管理在加州生态系统中的重要性(Anderson 2005, Shebitz等人2009,Codding和Bird 2013, Lepofsky等人2017)。原住民通过使用火在世界各地的许多生态系统中扮演着关键物种的角色(Kimmerer and Lake 2001, Miller and Davidson-Hunt 2010, Codding and Bird 2013, Christianson 2014)。火灾在景观尺度上有许多有益的影响,包括植物发芽、植物健康和保持栖息地异质性(基默勒和湖2001年,基利2002年,安德森2005年,艾布拉姆斯和诺瓦奇2008年,Codding和Bird 2013年,凯利和布罗顿斯2017年,安德森和基利2018年)。利用火来增加主要树种的数量和产量的记录遍布北美(艾布拉姆斯和诺瓦奇,2008年)。在加州,橡树和橡子加工相关材料的强化使用,如基岩研浆、杵和橡子大化石,可追溯到公元前6500年至4300年(Hilderbrant 2007)。来自古生态学的证据表明,在全新世中晚期,加州大部分地区也发生了频繁的文化烧伤,这得到了人种学和考古记录的支持(Keeley 2002, Anderson 2005, Stephens等人2007,Lightfoot等人2013,Christianson 2014, Lightfoot和cuthell 2015, Anderson和Keeley 2018)。燃烧和类似的文化实践具有重要的时间深度,几千年来一直是黑橡树环境的组成部分。
在实施灭火政策后的过去200年里,索诺玛县停止了燃烧行为(Barnhart等人1996年,Hastings等人1997年,Minnich等人2000年,Kimmerer和Lake 2001年)。自欧美人定居时期(1850-1910)以来,栎树的密度已经增加,该州采用的灭火模型增加了橡树的死亡率(Barnhart等人1996年,Hunter和Barbour 2001年,Schriver等人2018年)。由于道格拉斯冷杉(Pseudotsuga menziesii)和硬木物种,增加了橡树对干旱的敏感性(Barnhart等人1996年,Hunter和Barbour 2001年,Cocking等人2012年,Long等人2018年,Gedalof和Franks 2019年)。邻近树木(包括硬木树种)的竞争导致橡子产量下降和死亡率上升(Asbjørnsen等人2007,Marcos等人2007,Oheimb等人2011,Long等人2018)。此外,由于遮荫诱导的压力和阶梯燃料的增加,森林密度增加了橡树死亡的机会(Barnhart等人1996年,Cocking等人2012年)。增加的阶梯燃料使火能够爬进橡树的树冠,从而增加了顶部死亡和死亡的机会(霍尼等,2002年)。没有火灾会导致燃料负荷积累,从而导致火灾更严重,从而增加火灾事件中顶部死亡的机会,并在规定的火灾中对成熟橡树造成意外伤害(Long等人2018年,Nemens等人2019年;图1)。
黑橡树依赖于频繁的、低强度的火灾,这种火灾模式支持古老的、大的、冠宽、低的黑橡树的发展和扩散(Skinner et al. 2006, cockking et al. 2012, Long et al. 2016, Hammett et al. 2017)。当地咨询委员会和加州的其他文化从业者表达了这些橡树标本及其提供的生态文化服务的文化和生态重要性(Cocking等人2012,Long等人2016,2017,Crotteau等人2015)。火灾抑制及其影响,包括森林致密化,使现有橡树标本处于危险之中,阻碍了后代遗产树的再生和发展(Cocking等人2012,Long等人2016,2017,Nemens等人2018)。
方法
土著咨询委员会的目标和研究设计
当地咨询委员会要求索诺玛州的研究人员识别佩珀伍德保护区的黑橡树标本,并记录这些树的生态状况。基于土著咨询委员会表达的担忧,创建了一项研究设计,以检查森林密度对标本橡树冠形状的影响。自2017年塔布斯大火以来,也测量了火灾燃料的积累。在2019年实地研究期间发生的金凯德火灾之后,我们测量了样本树的烧焦高度,以确定我们测量的生物因素对这些样本橡树周围火灾严重程度的影响。
研究网站
Pepperwood保护区占地1263公顷(3120英亩),位于圣罗莎市东北部的南马亚卡马斯山脉(Gillogly et al. 2017)。保护区的海拔从56米到475米(185-1560英尺)不等。虽然位于太平洋以东40公里(25英里),但沿海雾等海洋因素影响了保护区(Gillogly等人,2017年)。在保护区总共收集和记录了543种本地物种,其中18种是地方性物种(DeNevers 2013, Halbur et al. 2013, Gillogly et al. 2017)。橡树林地绵延394公顷(974英亩),是保护区的主要植被类型。最主要的栎树种是活栎树(栓皮栎)、蓝橡木(Quercus douglasii)、黑橡树、俄勒冈白橡树(Quercus garryana)和谷橡树(Quercus兜水母目;Gillogly等人2017年)。其他相关的上层植物包括道格拉斯冷杉、顶栎(Notholithocarpus densiflorus), madrone (杨梅menziesii)和bay (Umbellularia californica).
橡树标本的定位与测定
为了确定保护区内橡树标本的位置,我们沿着主要道路进行了车辆和步行的巡航调查。激光雷达和高光谱获得的植被图也被用来识别高黑橡树数量的区域(图2)。最初,搜索覆盖了主要道路和步道两侧的100米长的地带,以确保文化从业者容易进入,但最终在绘制了道路和步道附近的样本黑橡树后,扩展到更偏远的位置。一旦发现一棵潜在的橡树标本,它的地理空间位置被记录下来(Garmin GPS),这棵树被拍照,并通过在树干北侧两米的地方放置一个标记的钢筋桩来做标记。
所有被确认的55棵橡树标本都在塔布斯火灾的范围内,2017年10月,该火灾烧毁了大约95%的Pepperwood保护区。塔布斯大火的周边面积约为14895公顷,25%以上的地区被中度和重度烧毁(Ackerly等人,2019年)。在初步数据收集完成后,保护区约60%的区域在2019年10月的金凯德大火中被烧毁。在55棵标本橡树中,有37棵在金凯德火灾的范围内,两棵在火灾发生时倒下了。(图2)
生态实地测量
每个橡树标本的树高都是用倾角仪测量的。冠高由叶冠基部至冠顶测量。冠幅测量的两个维度变量为冠幅面积和活冠比。为了确定冠的面积,冠的长轴和短轴在冠下的地面上用米卷尺测量。然后用这些测量值来计算椭圆的面积。活冠比是用总树高除以冠层基底高来确定的。
记录每棵树的胸径(DBH)。从上坡的树底部开始测量胸径1.3米,垂直于树干轴,最接近十分之一厘米。为了确定每棵橡树标本的火灾风险,测量了每棵树周围的表面燃料和梯状燃料。从样本橡树基部随机选取三个等距离的布朗样带用于量化表面燃料。梯子燃料的量化方法是:在每个布朗样带的末端,拍摄距离树底部15米的4米高的横幅,然后使用ImageJ程序对死亡和活着的树枝所覆盖的区域进行量化(Kramer et al. 2016)。属于橡树标本的任何分支都不包括在分析中。
为了量化森林密度,我们在一个15米的圆形样地中调查了所有大于2米高度的现有和潜在森林冠层树木,样地的起点为橡树。记录了树种、胸径、树况(活、死、顶死)和到标本栎的距离。这些树的树冠位置是由同一名观察者在整个实验过程中确定的。如果少于1/3冠高穿透橡树冠层底部,冠层位置被归类为林下层(UN);如果2/3冠高在橡树冠层内,冠层位置被归类为突入层(EM);如果1/3冠高与橡树冠层顶部水平,冠层位置被归类为橡树冠层(O) (Cocking et al. 2012)。在金凯德大火后的两周内,尽可能使用倾角计或米卷尺测量了所有橡树标本的焦枯高度。
统计分析
该模型适用于分析森林密度对树冠面积和活树冠比的影响。初始模型采用以下森林密度变量作为因子:周围树木的总胸径和周围树木到样本橡树的平均距离。在任何模型中,到样本橡树的平均距离都没有发现显著性(p > 0.05),因此,在随后的分析中被排除。当周围树木的总胸径显著时,利用一个新的模型来分解其两个组成部分的影响:周围树木的平均胸径(如面积)和周围树木的数量(如丰度)。如果周围树木的平均胸径或周围树木数量显著,则运行最终模型,将每个变量按冠层位置(冠层、新生层和林下层)分类,以确定周围树木的冠层位置是否影响活冠比和冠面积。
采用两个单独的广义线性模型(GLM)来确定森林密度对地表燃料和阶梯燃料的影响。分析包括1小时、10小时和100小时的表面燃料。森林密度变量包括周围树木的总胸径、周围树木的数量和周围树木到标本橡树的平均距离。
为了确定金凯德大火对每棵橡树样本的影响,烧焦高度被测量为从橡树样本的底部到最高可见烧焦标记的高度。然后将其标准化,用焦枯高度除以树的总高度。森林密度变量和燃烧燃料(每英亩精细地表燃料吨和阶梯燃料总量)对烧焦高度的影响在不同的模型中进行了评估。所有分析均在JMP 14中进行。
结果
情节构成与结构
55个样地共发现8种树冠428株。平均胸径为100.37 cm(范围为65.3 cm ~ 168.6 cm)。栎树标本的平均高度为14.82 m(范围为10.28 ~ 23.33 m),周围69%的树种为栎树(Quercusspp)。海岸栎为最丰富的树种(占周围树木的27%;116棵树;65.45%的地块存在;平均胸径54.26 cm)。其他树种(按数量排序)是黑橡树(占周围树木的23%;100棵树;63.64%的小区存在;平均胸径55.04 cm), madrone(占周围树木的15%;65棵树; present in 40% of plots; mean DBH of 12.96 cm), Oregon white oak (11% of surrounding trees; 48 trees; present in 36.36% of plots; mean DBH of 43.17 cm), bay (8% of surrounding trees; 34 trees; present in 36.36% of plots; mean DBH of 18.45), Douglas-fir (7% of surrounding trees; 30 trees; present in 32.73% of plots; mean DBH of 22.22 cm), blue oak (6% of surrounding trees; 25 trees; present in 16.36% of plots; mean DBH of 48.73), and tanoak (0.23% of surrounding trees; 1 tree; present in 1.81% of plots; DBH of 13 cm).
对所有冠层树进行冠层位置分类。林下乔木168株,平均胸径15.12 cm,新生乔木80株,平均胸径50.05 cm,上层乔木178株,平均胸径61.23 cm。林下层(35.19%)、新生层(36.71%)和复盖层(34.83%)是各林冠位置最大的树种。
表面,阶梯燃料,和焦距
在所有地块中,平均地表燃料为每公顷5.4吨(范围为每公顷2.7至8.5吨)。梯状燃料(死的或活的植物,从0米到4米高)在所有地块范围从0%到48%不等。平均焦枯高度为4.5 m(范围为0.3 m - 15.8 m)。焦枯高度相当于金凯德火灾中倒下的两棵橡树的总高度。森林密度变量对金凯德火灾前每平方公顷精细地表燃料或阶梯燃料的数量没有显著影响(p > 0.05)。森林密度变量、精细地表燃料和阶梯燃料对金凯德火灾后的烧焦高度没有显著影响(p > 0.05)。
树冠面积的森林密度
我们的初始模型显示,周围树木的总胸径对标本橡树冠面积(F1、50= 9.98, p = 0.0027;图3)。在后续的模型中,周围树木的平均胸径(F1, 51= 7.33, p = 0.0092),周围树木的数量(F1, 51= 7.58, p = 0.0082),它们的相互作用(F1, 51= 6.27, p = 0.016)对标本栎树冠面积有负向影响(图3)。最终模型发现,新生树木数量对冠面积有轻微显著的负向影响(F1、20= 4.17, p = 0.055)。虽然我们检测到新生树木的数量有轻微显著的负面影响,但我们注意到有37棵样本树周围没有新生树木。
森林密度对活冠比的影响
初始模型表明,周围树木的总胸径对栎树活冠比(F1、50= 4.55, p = 0.0378)。随后的模型显示,周围树木的数量对样本橡树活冠比(F1, 51= 3.73, p = 0.0591)。包括冠层位置在内的最终模型表明,冠层树木数量对标本栎活冠比(F1、20= 8.37, p = 0.009)。
讨论
照顾树木的总体目标和结合TEK,特别是在Pepperwood
在这个合作项目中,我们寻找并绘制了黑橡树标本,以便在Pepperwood保护区重新实施TEK。基于当地咨询委员会对遗产树的更新和树冠形状的关注,我们测量了生态变量,以确定野火后影响样本橡树生长和栖息地的非生物和生物因素。在佩珀伍德保护区保护现有的遗产树木和恢复黑橡树生态系统提供了与当地部落人民合作的机会,并增加他们获得土地的机会,同时促进生态系统恢复(Long等人,2017年和2020年)。
了解野火对树木结构的影响
我们的研究地点在短时间内经历了两次连续的野火(塔布斯和金凯德)。两起火灾的风速都超过了每小时95公里。由于不稳定的运动,此类火灾蔓延迅速,且难以预测(Werth et al. 2011)。这”极端的火灾行为”受到许多看不见的因素的影响,如风切变和大气稳定性(Werth et al. 2011)。森林密度变量对焦枯高度没有显著影响,这表明火灾严重程度可能比周围单个树木变量在更大的空间尺度上起作用,而且除了树木的直接环境外,火灾严重程度也更复杂。更大的空间尺度分析可能为此类极端条件下的火灾移动和风险评估提供洞见,以及更大的景观层面生态变量(如树木密度)影响火灾严重程度和树木死亡率的方式(Eugenio等,2016)。在不那么极端的情况下,焦点树周围的直接环境可能会更重要。55个地块的燃料装载量较低,且相对均匀,我们将其归因于2017年的第一次野火(塔布斯火灾)。燃料处理已被证明可以降低其他火灾事件的严重程度,并降低天棚火灾的几率(Stephens et al. 2009)。我们注意到,许多橡树标本在火灾前处于相对良好的状态,周围环境没有受到密度的过度影响。这可能影响了致密化和焦化高度之间缺乏显著的关系。这项研究仅限于塔布斯火灾范围内的黑橡树,因此分析描述的是再次燃烧的影响,而不是一般的野火。这些对分析的限制可能低估了野火前处理对预期结果的重要性。
这种短的火灾返回间隔,加上我们研究的小空间尺度,给研究燃料负荷随时间的积累和火灾运动带来了挑战,但也为研究反复发生的野火对保护区黑橡树再生和物种组成的影响提供了一个独特的机会。
严重的火灾对黑橡树的影响大于对火敏感的针叶树,导致栎树上层成分增加,但会导致标本橡树的顶部死亡,并失去它们提供的文化和生态服务(Cocking等人2014年,Hammett等人2017年,Nemens等人2018年)。在胡椒木保护区进行的另一项研究发现,在塔布斯大火期间燃烧的黑橡树相对于其他硬木物种的死亡率较高,而且基底再生很常见(Ackerly等人,2019年)。塔布斯和金凯德大火的严重程度可以被视为”重置”并提供了一个机会来跟进增加管理(Long et al. 2016)。频繁的火灾和放牧可能会减少或消除灌木层,从而形成一个橡树稀树草原(George和Alonso, 2008)。
了解森林密实化对胡椒林树木和林分结构的影响
周围覆盖层乔木对标本栎活冠比的负影响最大,较大的乔木尺寸放大了对黑栎冠径的负影响。其他研究也发现,对光、空间和水的竞争抑制了树冠的生长(Harrington和Devine, 2006)。针叶树和其他硬木物种的入侵极大地影响了树木的生长和活力,尤其是对不耐阴的物种,如黑橡树(McDonald 1969, McDonald et al. 1990, Cocking et al. 2012, Schriver et al. 2018)。在加州黑橡树(McDonald et al. 1990)和其他橡树物种(Rose et al. 2012),橡果产量随树冠直径的增加而增加,因此,树冠生长受到抑制相当于橡果产量的减少,从而对树木及其提供的生态和文化服务产生负面影响。
与州北部和俄勒冈州南部相比,对佩珀伍德及其周边地区黑橡树林地的植被动态研究较少,在该州北部和俄勒冈州南部,针叶树通常在覆盖层中占主导地位(George and Alonso 2008, Cocking et al. 2012, 2015)。在这两个地方,橡树都是护士树,橡树林地的树冠密度增加有助于道格拉斯冷杉和其他后来的连续树冠树的招募(McDonald 1969, McDonald et al. 1990, Barnhart et al. 1996, Spector and Putz 2006)。侵蚀,尤其是道格拉斯冷杉对橡树冠的刺穿,导致了树木活力的丧失,火灾事件的恢复力下降,树冠枯死,以及焦点橡树的潜在衰老(Barnhart et al. 1996, Spector and Putz 2006, Devine et al. 2007)。
封闭的橡树树冠支撑着越来越多的间作林下层,这促进了黑橡树被道格拉斯冷杉和海湾等物种取代,从而创造了一个混合的常绿森林(Wainwright和Barbour 1984, Barnhart等人1987,Hastings等人1997)。在圣罗莎进行的一项研究观察了黑橡树林地,这可能代表了几个演替阶段,包括开阔的橡树林地,林下层中海湾和道格拉斯冷杉的增加,最后海湾和道格拉斯冷杉占主导的冠层(Wainwright和Barbour, 1984)。在过去的100年里,由于灭火和停止放牧,索诺马县的道格拉斯冷杉迅速扩张,树冠密度增加(Barnhart et al. 1996, Hastings et al. 1997)。在我们的研究对象中,马德龙树、道格拉斯冷杉幼树和海湾树占了林下层树的大多数。madrone和Douglas-fir之间共享的菌根关联可能有助于针叶树在madrone存在的地方招募,而增加的湾促进了橡树猝死病原体的传播(疫霉的大量);这两种动态都将对黑橡树标本施加额外的压力(Hunter and Barbour 2001, Meentemeyer et al. 2004)。虽然在保护区进行了放牧和机械去除道格拉斯冷杉的处理,但在过去70年里观察到冠层密度增加和草地减少(A. Dawson 2008,未发表的报告).再加上林下层中madrone、bay和道格拉斯冷杉的增加,表明了物种组成逐渐从耐火和不耐阴的物种(如黑橡树和其他硬木)转变为不耐火、更耐阴的硬木,以及年幼的道格拉斯冷杉树的护理。北美许多依赖火的植物群落都经历了类似的过程,被称为中旋作用。介孔作用可导致火灾状态的变化,并通过创造更潮湿、更阴暗的下层环境和更少易燃的燃料床来改变火灾行为和影响(Nowacki和Abrams 2008, Engber和Varner 2012)。在加州所有的橡树中,黑栎树落叶是最易燃的,能产生最深的燃料床(Engber和Varner 2012)。黑橡树枯落物的燃烧被发现会导致大量的燃料消耗,短暂的燃烧和阴燃,以及低强度的火灾(Engber和Varner 2012)。侵占的上层和新生树木大部分是活的橡树,它们被发现可以抑制火灾(Engber和Varner 2012)。在没有实施额外的管理实践的情况下,目前的轨迹可能会继续下去。
根据TEK提出的管理建议
佩珀伍德土著咨询委员会主张增加规定的燃烧和稀释,作为一种为文化燃烧做准备的手段。规定火灾和文化火灾之间的一个重要区别是,规定火灾主要集中在创造防火屏障和减少燃料,而文化火灾则采取生态系统层面的方法来促进整个自然环境的健康,包括植物、动物和人类生活。佩珀伍德保护区正在进行的项目有一个独特的方面,那就是当地咨询委员会和佩珀伍德保护区的工作人员在整个修复过程中合作。(克林特·麦凯个人沟通).
这种恢复土地和保护橡树标本的双重方法首先以机械移除、燃烧堆和规定的火灾的形式减少燃料,然后继续使用火灾来防止进一步的退化和支持生态系统的恢复能力。除了准备土地进行文化燃烧外,我们的结果表明,机械清除侵犯橡树标本的上层树木和新生树木可能是鼓励增加树冠面积和活树冠比的最佳第一步,这两项都是今天的传统采采者所希望的,包括那些代表着Pepperwood Native Advisory Council的人(Cocking等人2012,Crotteau等人2015,Long等人2016,2017;克林特·麦凯,个人沟通).橡树林地的疏伐已被证明可以减少水分压力(Moreno和Cubera 2008),而从入侵树木中释放的松材会增加橡树的皮皮层分枝和整体生长,从而增加树冠尺寸(McDonald 1969, Harrington和Devine 2006, McDonald和Vaughn 2007),以及黑橡树和其他橡树物种的枝干(Healy 1997, Healy et al. 1999)。机械去除后进行控制或堆燃是一种有效的燃料减少处理(Hastings等,1997年,Stephens等,2009年)。由于观察到的道格拉斯冷杉大部分是幼苗和幼树(平均胸径20厘米),因此控制烧伤是缓解针叶树入侵的有效工具(Hunter和Barbour 2001, Cocking等人2012),以及继续机械清除的努力。
随着燃料的机械移除和树木的入侵,然后规定了火灾,文化燃烧类似于在人种学和考古学记录中看到的频繁、低严重的火灾制度(Hastings等,1997,Keeley 2002, Anderson 2005, Christianson 2014,Lightfoot和Cuthrell 2015)将保护黑橡树标本,并在一定程度上通过阻止严重火灾事件后的针叶树补充和硬木致密化来促进成熟黑橡树林的发展(Cocking等人2012,Crotteau等人2013,Long等人2016,2017,Hammett等人2017,Nemens等人2018)。在TEK的背景下,文化燃烧适合于更大的生态管理系统和部落管理战略。例如,在一年的某些时候使用火也可能促进本地的、具有文化意义的下层植物,并有助于控制害虫和病原体,同时恢复土著土地关系(基默尔和湖2001,霍夫曼2013,龙等人2016,湖等人2017,安德森和基利2018)。在2020年秋天,土著咨询委员会和Pepperwood管理团队开始了机械移除,然后在保护区内燃烧堆,当土地准备好时,打算重新实施文化火。
许多研究人员鼓励我们不要把TEK视为一个锁定在过去的静态系统,而是一个植根于适应的动态系统(Pearce et al. 2015)。Pearce和同事的工作(2015)将TEK视为适应能力或弹性的一个元素,并表明一个人的适应能力可能取决于他们在不断变化的环境中继续发展TEK的能力。重要的是要记住,自接触前的时代以来,主要的生物和非生物变化已经发生了,包括入侵植物的引入、燃料积累增加、林分密度和气候变暖。西方科学与TEK可以合作评估加州当前的生态系统,并为特定地点的特殊需求制定独特的管理计划,以应对持续的气候和生态变化。
一个前进的方向
为了培育具有弹性的生态系统,支持部落价值观,需要采取多层面和多样化的方法,结合部落社区、土地管理机构和组织、政府和公众,为全州不同的社会和生态条件制定独特的计划(Lake et al. 2017, Long et al. 2017, Long and Lake 2018)。联邦、州和地方各级政府的行动和政策影响着部落对土地的接触和获取。例如,西北森林计划(NWFP)有助于促进与土地在指定边界内的部落社区的合作(Long and Lake 2018)。虽然该计划没有充分包括生态文化资源的部落管理,但随后的土地管理规划规则优先保护和管理具有文化重要性的地点和资源(Long and Lake 2018)。土地上部落管理的障碍有多种形式,从联邦层面到地方对燃烧的限制,如空气质量法规(Quinn-Davidson和Varner 2012, Long等人2017,Long and Lake 2018)。尽管如此,其他专注于TEK和黑橡树修复的成功伙伴关系已经在全州形成,包括可敬的Ron Goode和北福克Mono部落与Sierra国家森林和格林维尔牧场与普拉马斯国家森林合作的工作(Long等人,2017年)。这些伙伴关系和其他伙伴关系体现了培养社会和生态复原力并同时促进生态文化资源所需的充满活力和包容性的积极管理战略。
有权力和资金的机构、组织和其他实体必须以文化上有能力和敏感的方式接触,让部落社区参与决策并资助当地的部落行动。了解围绕土著世界观的地域和文化能力的重要性将有助于与部落人民合作,将当地部落人民纳入领导角色将有助于土地管理的非殖民化(Muller 2003, Dockry等人2018)。部落社区和土地管理组织之间的合作是互利的。承认部落的权威并使TEK合法化对部落群体有政治上的好处,而部落的参与将通过将TEK内的知识财富整合到土地管理项目中,使生态系统和社会受益。在澳大利亚、加拿大和加州,土地管理机构和土著人民之间已经形成了成功的伙伴关系,其中许多涉及TEK of fire (Muller 2003, Shebitz等人2009,Christianson 2014, Robinson等人2016,Lake等人2017)。
总之,与部落社区合作并为其提供实践TEK的机会将增加土地和生物多样性,防止加州多样化的植被类型发生连续变化,并促进具有文化意义的植物的生长和恢复力(Anderson 2005, Burr 2013, Fenelon和Trafzer 2014, Norgaard 2014, Armstrong和Veteto 2015, Livingston et al. 2016)。这对部落人民的福祉、他们参与文化实践的能力和生态系统的健康有着深远的影响,因为许多文化实践与加州的生物多样性和保护生物多样性的援助有着千丝万缕的联系。积极管理加州的生态系统,并将部落社区纳入土地管理行动和决策中,可以有益于当地部落、更大的周围社区和生态系统的健康和福祉。
克林特·麦凯分享了他对这项工作重要性的看法:
当地人说的是七代人。我们今天的生活是基于我们的行为将会对后代产生的影响。在塔布斯和金凯德大火之后我开始思考如何管理这片土地。我从我的孙辈开始往回数,如果你回溯到第七代那是最后一次我的人民能够按照我们的文化价值观和传统来管理这片土地。对我们来说,这些大火就像我们的文化和传统的重新觉醒,它给了西方世界一个按下重置按钮,重新开始的机会。七代以来,我国人民一直没有机会按照我们的文化和传统来管理这片土地。不幸的是,发生了这些毁灭性的野火,但现在我们的科学方法开始受到重视。人们开始要求它并尊重它。这是一个学习、分享的机会,让我们回到一个以彼此为中心而不是互相指责的地方。我们得到了另一个机会; what are we going to do with it now?
作者的贡献
CJO:概念化,方法论,形式分析,调查,数据整理,写作:原始草案,可视化,项目管理,资金获取
MP:写作:审查和编辑
CM:概念化,方法论,写作:访谈与回顾
调查,数据管理
LPB:概念、方法、资源、写作:审查和编辑、可视化、监督、项目管理、资金获取
致谢
这项工作的资金由北CA植物学家CNPS Milo Baker Chapter、索诺玛州立大学环境调查中心Norwick基金和RSCA项目提供给科里·奥戈尔曼。Daniel Crocker在协助统计分析方面发挥了重要作用,我们非常感谢他参与这个项目以及对手稿的改进建议。我们非常感谢马修·克拉克(Matthew Clark)提供的激光雷达和高光谱衍生植被图,以确定Pepperwood地区黑橡树丰度高的地区。我们感谢佩珀伍德本地咨询委员会,克林特和露西麦凯,布伦达飞鹰博士,Tek Tekh Gabaldon和L. Frank Manriquez欢迎我们加入这个项目和他们的桌子。我们感谢Pepperwood Preserve的员工在整个项目中一直以来的支持,并感谢Ashley Whipple在数据可访问性方面的协助。我们感谢Frank K. Lake和一位匿名审稿人的评论,他的建议大大改进了手稿的早期版本。我们非常感谢尊敬的罗恩·古德和德克·查利分享他们的专业知识和文化智慧。
数据可用性
支持本研究结果的数据可在EDI数据门户网站公开获得https://doi.org/10.6073/pasta/6ae5b7174cafbdc95a5b0478081fa11e.
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