Forskere studerer frøplantes overlevelse i landskab efter naturbrand

Et team af videnskabsmænd ved University of New Mexico eksperimenterer og lærer om genplantning af skov og udfordringerne fra flere miljøfaktorer i det halvtørre sydvestlige USA, hvor overlevelse af plantede nåletræer typisk er lav efter en skovbrand. Forskningen undersøgte, hvordan succes med plantning efter brand påvirkes af klima-, topografiske, biotiske og mikroklimafaktorer.

Papiret med titlen "Planted seedling survival in a post-wildfire landscape:from experimental planting to predictive probabilistic overflader," blev udgivet for nylig i Forest Ecology and Management . Forskningen brugte frøplanter plantet efter en skovbrand til at bestemme forskellige topografiske indekser, der påvirker frøplantes overlevelse, og brugte resultaterne til at udvikle en model for frøplantes overlevelse, der kan anvendes i det bredere landskab. Den resulterende model vil blive brugt i fremtidige frøplanteplantninger og skulle bidrage til at øge frøplantes overlevelse i landskaber efter naturbrande.

Antallet af skovbrande, der brænder varmere og forårsager store områder med trædødelighed og fjernelse, har været stigende i det sydvestlige USA. De levende træfrøkilder, der kræves til den naturlige regenerering af disse tidligere nåletræsdominerede landskaber, er nu for langt til, at frø kan nå meget af det stærkt brændte område, hvilket kræver træplantning for at overvinde denne begrænsning. Alligevel er overlevelsesraten for plantede frøplanter lav efter en naturbrand i sydvest.

"Tværs over det sydvestlige, og især her i New Mexico, har vi i de senere år oplevet adskillige voldsomme naturbrande, og de er ved at blive større, som vi så med Hermits Peak og Calf Canyon brandene tidligere i år," sagde Christopher Marsh, en forskningsassistent professor i UNM's Institut for Biologi. "De virkelig store områder med høj sværhedsgrad vil ikke have frø, så træer kan regenerere."

Marsh beskrev ponderosa fyrrefrø, som rejser op til 200 meter fra kanten af ​​intakt skov. "Hvis du har en stor plet med høj sværhedsgrad, kan frøene ikke nå det meste af området, og det vil i første omgang blive domineret af buske eller græsser, som vi har set efter Las Conchas-branden i Jemez-bjergene i 2011. Plantning af frøplanter kan overvinde denne begrænsning, men overlevelsesraterne er lave i det sydvestlige USA," sagde han.

For bedre at forstå de faktorer, der forårsager kimplantedødelighed, plantede holdet af forskere, ledet af Marsh og doktorgradskandidat Joseph Crockett, 2000 trækimplanter af fire arter i fodaftrykket af Las Conchas-branden i 2011 i det nordlige New Mexico. Frøplanterne blev plantet i 2016 og 2017 og overvåget over en treårig periode sammen med mikroklimadata, såsom lufttemperatur i frøplanternes højde. Arterne omfattede:ponderosafyr, pinon, sydvestlig hvidfyr og douglasgran.

Ved at bruge adskillige mikroklimavariabler og topografiske indekser på stedniveau udførte forskerne en analyse af frøplantes overlevelse for at bestemme, hvilke faktorer der bedst forudsiger overlevelse. "Vores idé var at kvantificere mikroklimaet. Hvor varme var sommertemperaturerne, hvor tørt det blev, hvor meget fugt havde frøplanterne til rådighed for dem," sagde Crockett.

"Vi inkluderede også variabler, der var relateret til topografi, virkelig finskala topografi. Vi gik meter for meter for at lære, hvilken retning frøplanten vendte, eller hvor meget vand det pågældende sted i landskabet kunne beregnes til at modtage baseret på, hvad der sker ovenfor. det."

De fandt ud af, at topografiske træk, der hjælper med at reducere mængden af ​​solstråling, såsom nordvendte skråninger, og dem, der har tendens til at samle vand, såsom fordybninger i jorden, førte til øget overlevelse.

"Det faktum, at disse fine-skala topografiske variabler gjorde et så godt stykke arbejde med at forudsige frøplantes overlevelse, gjorde det muligt for os at bygge en model til at forudsige ponderosafyrs overlevelse på tværs af det større Las Conchas brandfodaftryk, fordi topografien i modsætning til vejret er ret konsistent fra sæsonen- til sæson og år til år," sagde Marsh. "Vi brugte vores plantningsdata og data fra yderligere 1.145 ponderosa-fyrplanter, plantet af USFS, til at øge antallet af frøplanter, vi brugte til at bygge og teste vores model."

Begge sæt analyser fremhævede vigtigheden af ​​landskabsheterogenitet i at forme mikroklimatiske miljøer og påvirke frøplantes overlevelse på en forudsigelig måde, hvor områder, der modtager mindre solstråling og mere fugt, fremmer frøplantes overlevelse. Resultaterne viser, at du ved at bruge finskala topografidata, såsom en-meter (3,28 fod) opløsningsdata, kan identificere områder, hvor forholdene vil være mere egnede til at overleve frøplanter i det varmere, tørrere miljø efter en naturbrand.

"Vores mål var at bruge en modelleringstilgang, der ville lade os inkorporere flere data fra fremtidige plantningsprojekter, så vi kan forbedre vores forudsigelser. Tanken er, at efterhånden som mere af New Mexico brænder og derefter bliver plantet, kan vi indsamle overlevelsesdata, så vores model har højere nøjagtighed, og landforvaltere kan få højere overlevelsesrater for at hjælpe med at reducere omkostningerne ved genplantning," sagde Marsh. UNM-holdet har allerede modtaget interesse fra U.S. Forest Service for Hermits Peak- og Calf Canyon-brandene, som forskerne i øjeblikket modellerer. + Udforsk yderligere

Begrænset frøtilgængelighed, tørt klima hæmmer skovgenopretning efter en naturbrand