亚马逊西南部选择性采伐后的森林恢复：生物量储量、林冠结构以及来自激光雷达（LiDAR）和永久样地的长期观测数据

《Forest Ecology and Management》：Forest recovery after selective logging in the southwestern Amazon: Biomass stocks, canopy structure and long-term evidence from LiDAR and permanent sample plots

　　雅克琳·林斯·雅努阿里奥 | 马库斯·维尼西奥·内维斯·德奥利维拉 | 路易斯·克劳迪奥·奥利维拉 | 蒂亚戈·奥古斯托·库尼亚 | 埃瓦尔多·穆尼奥斯·布拉兹

**摘要**
选择性砍伐会改变热带森林的结构和种群动态过程，但长期的恢复情况仍知之甚少。我们评估了在亚马逊西南部一个经过低影响砍伐管理的森林中，六年和十年后的生长动态、死亡率、更新率、生物量和树冠结构。通过整合2013年至2023年间监测的永久样地（PSP）与2015年、2023年、2024年和2025年进行的机载和无人机LiDAR调查数据，研究了砍伐十年后的森林结构变化。利用广义线性混合模型分析了林分动态的时间变化趋势，而LiDAR数据用于估算地上生物量（AGB）、树冠高度和林隙动态。所有物种的树木密度随时间持续下降，砍伐后的时间跨度是主要影响因素。最近一段时间的死亡率上升至每年9.62±0.85%，而更新率保持较低且稳定，尤其是商业价值较高的物种，导致持续的种群亏损。地上生物量在2013年和2017年砍伐的区域明显减少（分别为每公顷60.9兆克和51.5兆克），这一结果得到了实地和LiDAR数据的支持；同时树冠结构变得不稳定，林隙持续扩大。恢复进程缓慢且非线性，主要受砍伐时间的影响大于砍伐强度。不同砍伐史区域的树冠恢复情况不同：早期砍伐的区域部分恢复了树冠高度，而近期砍伐的区域则林隙不断扩大。总体而言，第一个十年的恢复情况未达到预期，可能超过标准的25年周期长度。

**引言**
热带森林在维持全球生物多样性、调节气候和提供生态系统服务方面发挥着关键作用（Fearnside, 2020; Gatti et al., 2021; Houghton, 1990, Houghton et al., 2015）。然而，这些生态系统正受到过度砍伐和土地利用转变为非法或无监管行为的经济压力，尤其是在亚马逊地区。在这种背景下，协调木材生产与自然资源保护的需求推动了可持续森林管理（SFM）实践的发展和应用，包括低影响砍伐（RIL）（Putz et al., 2008, Schwartz et al., 2017）。尽管巴西1965年的《森林法》已包含了相关森林管理原则，但直到20世纪90年代，SFM实践的实际实施才得到制度、法规和技术条件的支持（Banerjee et al., 2009）。基于RIL的SFM实践旨在减少对残留树木的损害，并在多个砍伐周期内保持森林生产力（Putz et al., 2019, Schwartz et al., 2017）。然而，砍伐操作不可避免地改变了森林结构，主要是由于选择性清除大型树木和形成林隙（Asner et al., 2004a, Putz et al., 2012）。当砍伐强度较高时，这些结构变化可能有利于先锋物种的建立，并改变演替路径，从而限制耐荫和商业价值物种的再生（de Avila et al., 2017, DeArmond et al., 2022）。森林结构和物种组成的改变会影响生长轨迹和长期可持续性，因此树冠结构和林隙动态在森林恢复中起着重要作用（Milodowski et al., 2021）。

**研究方法**
为了深入了解选择性砍伐的生态影响，整合了长期永久样地（PSP）与机载LiDAR数据，以捕捉森林结构和生物量的动态及其空间变异性，从而更全面地解释森林恢复过程。无论是自然干扰还是人为管理活动导致的林隙形成，都是热带森林动态的关键过程，通过影响光照可用性、微气候条件和植物组成来调节植物的再生和物种共存（Brokaw, 1985, Denslow, 1987, Muscolo et al., 2014, Popma et al., 1988, Popma and Bongers, 1988）。在管理型森林中，林隙形成不仅受自然树木倒下的影响，还受砍伐操作的影响。在玻利维亚等地的选择性砍伐研究中，发现砍伐引起的林隙能产生与自然干扰相似的结构和生态响应，显著影响再生模式、林分结构和物种组成（Fredericksen, 2000, Fredericksen and Putz, 2003）。这些过程在数十年的时间尺度上进行，塑造了演替轨迹，并影响生物量恢复，对森林管理下的长期动态具有重要作用。

**结论**
考虑到砍伐和其他干扰因素，森林在第一个三年周期内的恢复情况并未达到预期。地上生物量（AGB）、树冠结构和树木密度的变化轨迹缓慢且非线性，主要受砍伐时间的影响大于砍伐强度。持续的净生物量损失、不断扩大的林隙和持续的结构不稳定表明，恢复过程超过十年，可能超过标准的25年周期长度。

**作者贡献**
埃瓦尔多·穆尼奥斯·布拉兹：撰写、审稿与编辑、验证、方法论、数据分析。
马库斯·维尼西奥·内维斯·德奥利维拉：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、验证、监督、方法论、数据分析。
雅克琳·林斯·雅努阿里奥：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、验证、方法论、数据分析。
蒂亚戈·奥古斯托·库尼亚：撰写、审稿与编辑、验证、方法论、数据分析。
路易斯·克劳迪奥·奥利维拉：撰写、审稿与编辑。

**致谢**
感谢Embrapa Acre的园艺团队Airton Farias、Aldeci Oliveira、Paulo Machado和Manoel Freire在野外工作中的支持；感谢JBS对野外工作的财政支持；J.L. Januario还获得了CAPES奖学金的支持。