北方森林中栖息的真菌在火灾与皆伐后的不同多样性演变轨迹

《Journal of Ecology》：Distinct diversity trajectories of boreal wood-inhabiting fungi following fire versus clear-cutting

本研究对比分析白桦林火灾与皆伐干扰后木栖真菌群落演替及驱动机制。通过两个时序序列（火灾4-375年，皆伐1-109年），结合子实体调查与DNA条形码技术，量化物种丰富度及红色名录物种，并利用地面激光扫描测定死木特征与结构复杂性。结果表明火灾干扰下物种丰富度显著高于皆伐，且红皮书物种数量随时间增加，而皆伐后红皮书物种恢复缓慢。模型显示死木体积、比例及结构复杂性是主要驱动因素，其中死木体积对红皮书物种影响最显著。结论强调保留高死木量与结构复杂性的林分对维持真菌多样性至关重要，同时保护原始林分是拯救濒危物种的关键。

　　

摘要

1. 两种截然不同的干扰方式——野火和皆伐——在北方森林中很常见，它们为木材栖息真菌的演替创造了根本不同的条件。我们研究了（i）这两种干扰后物种丰富度和群落组成的变化，以及（ii）哪些林分水平特征影响了多样性轨迹。
2. 在两个时间序列中——经过管理的皆伐区（皆伐后1-109年；n = 18个样地）和未经管理的火烧区（火烧后4-375年；n = 18个样地）——我们结合了子实体调查和DNA宏条形码技术来量化木材栖息真菌的物种丰富度，包括总物种数、伞菌目真菌和红色名录物种的数量。为了确定影响多样性的因素，我们使用陆地激光扫描技术测量了枯木的特性和森林结构复杂性。
3. 包括红色名录物种在内的物种丰富度在未经管理的火烧区最高。在干扰后相同的时间段（≤109年），未经管理的火烧区的总物种数比经过管理的皆伐区多约55种；而在干扰后超过109年的样地中，物种数量则多出约156种。不同时间序列类型的群落之间存在显著差异。经过管理的皆伐区包含了一些在未经管理的火烧区中也存在的物种，而几乎所有红色名录物种和指示物种仅存在于未经管理的火烧区。在两个时间序列中，总物种丰富度和伞菌目真菌的丰富度都随时间增加，但没有达到饱和。在经过管理的皆伐区，红色名录物种的丰富度保持较低且没有随时间增加；而在未经管理的火烧区，红色名录物种的丰富度较高并随时间增加。条件随机森林模型表明，云杉枯木比例、枯木体积和森林结构复杂性是主要的多样性驱动因素，其中枯木质量成为预测红色名录物种的最佳指标。物种丰富度随枯木体积的增加而稳步上升，总物种的丰富度在约50 m3 ha?1时达到稳定水平，而红色名录物种的丰富度在超过100 m3 ha?1时达到稳定水平。
4. 总结。皆伐对真菌恢复轨迹的影响与火灾不同。火灾会留下站立和倒下的枯树，这些枯树可以容纳真菌群落数百年，而皆伐则消除了这些遗产，简化了森林结构，导致红色名录物种无法恢复。这两种不同的干扰方式通过影响枯木和结构连续性来塑造北方森林的真菌群落。保持较高的枯木体积和结构复杂性有助于维持管理森林中的真菌多样性；然而，保护原始林分对于保护高度多样化的群落和红色名录物种至关重要。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

同行评审

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数据可用性声明

支持本研究结果的数据和分析代码存档在Dryad数据库中（Buness等人，2026），网址为：https://doi.org/10.5061/dryad.tmpg4f5bs。