《Ecosphere》：Response of invasive shrubs to fire-induced injury in eastern U.S. deciduous forests: Does more injury mean less death?
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本文综述探讨了北美东部落叶林中两种入侵灌木（卫矛Euonymus alatus与女贞Ligustrum obtusifolium）对火致损伤的响应。通过靶向加热实验（丙烷喷灯），评估了不同加热部位（基部 vs. 冠部）与时长对灌木死亡率与萌蘖的影响。研究发现，延长基部加热（如35秒）能显著提高死亡率，而结合冠部加热反而促进萌蘖；两种灌木响应存在种间差异，且存在延迟死亡现象。该研究为利用计划火烧（prescribed fire）控制入侵灌木提供了关键生理机制依据与优化策略。
引言
北美东部落叶林正面临入侵灌木带来的生态威胁，其中卫矛（Euonymus alatus，俗称“burning bush”）与女贞（Ligustrum obtusifolium，俗称“border privet”）尤为突出。这两种源于东亚的物种形成密集灌丛，挤占本地植物生态位，干扰生态过程。尽管传统控制方法（如化学除草与机械清除）存在成本高、环境限制等不足，计划火烧作为一种潜在替代手段日益受到关注，但其对入侵灌木的控制效果尚不明确。本研究旨在探究这两种灌木对不同火致损伤类型的响应，以优化火烧管理策略。
研究方法
研究在宾夕法尼亚州立大学植物园的成熟混交林（Hartley Wood）中进行，选取了238株灌木（每种119株），分别于2019年12月（秋季）与2020年5月（春季）进行实验。实验采用丙烷喷灯（Weed Dragon 100,000 BTU）施加三类靶向加热处理：基部加热（时长5、20、35秒）、冠部（叶片）加热、以及基部与冠部联合加热。同时设置了仅剪除处理（cut）与对照组。使用热红外成像（FLIR Model E95）记录加热过程中基部的温度变化（约500–600°C）。评估分别在处理后1-6个月（2020年7月）、1年（2021年5月）与4年（2024年11月）进行，记录灌木状态（未受影响、死亡、萌蘖）。数据分析采用卡方检验与多项逻辑回归。
结果
两种灌木的茎干直径分布存在差异：卫矛平均直径较大（28.12毫米），女贞较小（13.96毫米）。总体而言，女贞更易遭受顶梢枯死（top-kill，73%），但萌蘖响应更强（49%）；卫矛则表现出更高的初始抗性（56%未受影响）。
加热时长是影响死亡率的关键因素：延长基部加热时间显著提高两种灌木的死亡率。例如，35秒基部加热导致女贞64%死亡、卫矛54%死亡。然而，当冠部加热与基部加热结合时，死亡率反而降低，萌蘖概率增加。例如，20秒基部加热结合冠部加热使卫矛死亡率降至23%，萌蘖率升至54%。卡方检验表明处理效果在种间与响应类型间差异显著（p<0.001）。多项回归进一步证实，加热时长与死亡率、萌蘖率呈正相关，而茎干直径与两者呈负相关；冠部加热仅显著促进萌蘖，对死亡率无直接影响。
长期监测揭示了延迟死亡现象：4年后，两种灌木的死亡率均显著上升，尤其是卫矛（从2021年的17%升至2024年的52%）。高强度加热处理（如20-35秒及联合加热）在后期几乎导致全部死亡，而低强度处理（如5秒或仅冠部加热）则影响有限。
讨论
研究揭示了火致损伤响应中的种间差异与生理机制。卫矛初始抗性强但恢复能力弱，易发生延迟死亡；女贞虽易受损却可通过旺盛萌蘖实现恢复。值得注意的是，冠部加热与基部加热结合降低死亡率、促进萌蘖的现象，可能与激素调控有关：冠部损伤消除了顶端分生组织对基部芽的抑制（auxin介导），从而激发萌蘖响应。这提示火管理需考虑损伤类型与时长组合的生理效应。
结论
计划火烧可作为控制入侵灌木的非化学手段，但其效果取决于加热时长与部位。延长基部加热时间（即增加“驻留时间”）是提高死亡率的关键，而结合冠部加热可能适得其反，促进萌蘖。女贞表现出更强的火后恢复力，需重复或组合处理以确保长期控制。研究强调，理解灌木对热损伤的生理响应有助于优化火烧策略，在生态敏感地区实现高效、可持续的入侵物种管理。
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