Ett konceptuellt diagram som visar klimatvariabler som interagerar med ett landskap, vars heterogenitet kvantifieras med hjälp av topografiska index, vilket driver variation i mikroklimat som i sin tur påverkar överlevnaden av planterade plantor i landskap efter skogsbränder. Kredit:University of New Mexico
Ett team av forskare vid University of New Mexico experimenterar och lär sig om återplantering av skog och utmaningarna från flera miljöfaktorer i det halvtorra sydvästra USA där överlevnaden för planterade barrplantor vanligtvis är låg efter en skogsbrand. Forskningen undersökte hur planteringsframgång efter brand påverkas av klimat, topografiska, biotiska och mikroklimatfaktorer.
Uppsatsen med titeln "Planted seedling survival in a post-wildfire landscape:from experimental planting to predictive probabilisticytor", publicerades nyligen i Forest Ecology and Management . Forskningen använde plantor som planterats efter en löpeld för att fastställa olika topografiska index som påverkar plantans överlevnad och använde resultaten för att utveckla en modell för plantans överlevnad som är tillämplig på det bredare landskapet. Den resulterande modellen kommer att användas i framtida plantor och bör bidra till att öka plantornas överlevnad i landskap efter skogsbränder.
Antalet skogsbränder som brinner hetare och orsakar stora områden med träddödlighet och borttagning har ökat i sydvästra USA. De levande trädfrökällorna som krävs för den naturliga förnyelsen av dessa tidigare barrdominerade landskap är nu för långt för att frön ska nå mycket av det svårt brända området, vilket kräver trädplantering för att övervinna denna begränsning. Ändå är överlevnaden för planterade plantor låga efter en skogsbrand i sydväst.
"Tvärs över sydväst, och särskilt här i New Mexico, har vi de senaste åren upplevt flera allvarliga skogsbränder, och de blir allt större, som vi såg med bränderna i Hermits Peak och Calf Canyon tidigare i år," sa Christopher Marsh, forskningsassistent vid UNM:s institution för biologi. "De riktigt stora områdena med hög svårighetsgrad kommer inte att ha frön för träd att regenerera."
Marsh beskrev ponderosa tallfrön, som reser upp till 200 meter från kanten av intakt skog. "Om du har en stor fläck med hög svårighetsgrad, kan fröna inte nå större delen av området och det kommer att domineras av buskar eller gräs initialt, som vi har sett efter Las Conchas-branden 2011 i Jemezbergen. Plantering av plantor kan övervinna denna begränsning, men överlevnaden är låg i sydvästra USA", sa han.
För att bättre förstå faktorerna som orsakar fröplantadödlighet, planterade forskargruppen, ledd av Marsh och doktorand Joseph Crockett, 2000 trädplantor av fyra arter i fotavtrycket av Las Conchas-branden 2011 i norra New Mexico. Plantorna planterades 2016 och 2017 och övervakades under en treårsperiod, tillsammans med mikroklimatdata, såsom lufttemperatur i höjd med plantorna. Arterna inkluderade:ponderosa tall, pinon, sydvästra vit tall och Douglas-gran.
Med hjälp av flera mikroklimatvariabler och topografiska index på platsnivå genomförde forskarna en analys av plantans överlevnad för att bestämma vilka faktorer som bäst förutsäger överlevnad. "Vår idé var att kvantifiera mikroklimatet. Hur varma sommartemperaturer var, hur torrt det började bli, hur mycket fukt hade plantorna tillgängliga för dem", säger Crockett.
"Vi inkluderade även variabler som var relaterade till topografi, riktigt finskalig topografi. Vi gick meter för meter för att ta reda på vilken riktning plantan var vänd mot eller hur mycket vatten den specifika platsen i landskapet kunde beräknas ta emot baserat på vad som händer ovanför Det."
De fann att topografiska egenskaper som hjälper till att minska mängden solstrålning, såsom sluttningar som vetter mot norr, och de som tenderar att samla vatten, såsom fördjupningar i marken, ledde till ökad överlevnad.
"Det faktum att dessa finskaliga topografiska variabler gjorde ett så bra jobb med att förutsäga plantans överlevnad gjorde det möjligt för oss att bygga en modell för att förutsäga ponderosa talls överlevnad över det större Las Conchas brandfotavtryck eftersom topografin, till skillnad från vädret, är ganska konsekvent från säsongen- till säsong och från år till år", sa Marsh. "Vi använde våra planteringsdata och data från ytterligare 1 145 plantor av ponderosa tall, planterade av USFS, för att öka antalet plantor som vi använde för att bygga och testa vår modell."
Båda uppsättningarna av analyser lyfte fram vikten av landskapsheterogenitet för att forma mikroklimatiska miljöer och påverka plantans överlevnad på ett förutsägbart sätt, med områden som får mindre solstrålning och mer fukt som främjar plantans överlevnad. Resultaten visar att genom att använda finskaliga topografidata, såsom en meter (3,28 fot) upplösningsdata, kan du identifiera områden där förhållandena kommer att vara mer lämpade för plantor att överleva i den varmare, torrare miljön efter en skogsbrand.
"Vårt mål var att använda en modelleringsmetod som skulle låta oss införliva mer data från framtida planteringsprojekt så att vi kan förbättra våra förutsägelser. Tanken är att när mer av New Mexico brinner och sedan planteras, kan vi samla in överlevnadsdata så att vår modell har högre noggrannhet och markförvaltare kan få högre överlevnadsgrad för att hjälpa till att sänka kostnaderna för återplantering av skog, säger Marsh. UNM-teamet har redan fått intresse från U.S. Forest Service för bränderna i Hermits Peak och Calf Canyon som forskarna för närvarande modellerar. + Utforska vidare
