绝处逢生：用火恢复草原

半个世纪前，你在内布拉斯加州广阔的平原上很难找到一棵圣诞树。但如今，随着东部红雪松入侵大平原草原，树木随处可见。

造成这种木本植物泛滥的主要原因是什么？消防禁令。历史上，这些草原每年都会燃烧，让土壤得到补充，并促使新的多年生植物生长。频繁的火灾也让红雪松仅限于岩石、潮湿的地方，烧毁了生长在草地里的任何幼苗。但当欧洲移民开始扑灭火焰时，树木开始侵入。

树木意外侵占草原会带来严重的经济和生态后果。这些快速生长的物种取代了本地多年生草，导致了更具灾难性的野火，挤占了野生动物的栖息地，并扰乱了水和土壤循环。

直到最近，这种从草地向林地的转变——一个在全球范围内普遍存在的问题——被认为是不可逆转的。但内布拉斯加州洪堡峡谷的牧场主们正在证明，通过用火对抗树木，就有可能恢复健康的草地。今年夏天发表的一项为期 15 年的研究表明，在洪堡峡谷重新引入火灾已经扭转了入侵红雪松的趋势，这是人们能够大规模阻止草地向林地转变的早期实例之一。

内布拉斯加大学林肯分校的牧场生态学家、该研究的合著者 Dirac Twidwell 表示：“洪堡峡谷是世界上最酷的大规模火灾恢复实验之一。”“地主们已经找到了安全燃烧他们牧场的方法，以便他们能够维持牲畜和野生动物。”

“绿色冰川”破坏草地

与非洲的塞伦盖蒂一起，美国的广阔平原——包括内布拉斯加州的沙丘生态区——拥有世界上一些保存最完好的草地。但从德克萨斯州到南达科他州，东部红雪松正威胁着这些最后、最好的草原。遥感技术显示，仅从 1999 年到 2018 年，大平原地区的树木覆盖面积就增加了 4400 万英亩。这大约是堪萨斯州的大小。

像 Scott Stout 这样的牧场主称之为“绿色冰川”。“我们的草原牧场正在变成森林，除了更多的红雪松，什么都长不出来，”居住在洪堡峡谷并担任内布拉斯加州规定火灾委员会主席的 Stout 说。

更密集的树木不仅损害了牧场主的经济利益。像红雪松这样的入侵杜松对依赖广阔草原的野生动物物种来说是个坏消息，例如北方鹌鹑和黑足雪貂。例如，对于每公顷只有五棵树的草原，小草原鸡利用的可能性是没有任何树木的景观的 40 倍。即使是草原昆虫也偏爱开阔的树冠：美国埋葬甲虫，一种目前仅在内布拉斯加州等四个州发现的联邦濒危物种，其数量与树木覆盖呈负相关。

东部红雪松的蔓延甚至通过减少河流和含水层中的可用水量来影响城市地区。模型模拟显示，牧场完全转变为红雪松林地将耗尽普拉特河——内布拉斯加州一百万居民的水源——并使大平原中南部地区的溪流流量减少 20% 至 40%。

合作燃烧小组取得进展

为了拯救他们正在消失的草原，Stout 和他的邻居们在洪堡峡谷组建了两个规定燃烧协会。自 2004 年以来，普拉特河以南的 100 多名地主一直在分享他们的设备和专业知识，以燃烧 135,000 英亩的土地，相当于这片生物独特的景观的三分之一。

Twidwell 表示，洪堡峡谷是一个实验性景观，为如何将杜松林地恢复为生物多样性草地提供了有希望的线索。“这不仅仅是让地面上有一些火，而是要将火作为生态系统的一个广泛运作的部分恢复起来，”他说。“火如何发生、在哪里发生、它的强度和频率都很重要——所有这些都像雨水一样驱动着生态系统。”

成功恢复洪堡峡谷的关键在于在几个地点战略性地使用高强度规定火。在燃烧之前，地主首先砍伐边界附近的孤立树木，并将枯枝堆积在计划燃烧区中心茂密的东部红雪松树冠下。这使得志愿者能够安全地将低强度的草火控制在燃烧的边界内，并有助于内部的森林燃烧得更热，以烧毁种子源。

洪堡峡谷的长期植被监测显示，这些高强度的火灾在火灾后一年就形成了生物多样性草地。燃烧将树木覆盖率从不到 50% 降低到历史上不到 10% 的水平——并增加了多年生植物的数量和多样性。此外，效果似乎持续了：15 年后， surveyed 燃烧区域仍然由多年生草主导。

Stout 说：“直到我们看到我们赢回了什么，我们才真正注意到牧场质量的下降。”“火后草地明显更多。我惊讶于我们花了这么长时间才弄清楚这一点。”

为火灾研究增添燃料

来自洪堡峡谷的研究还表明，野生动物对更频繁的火灾反应积极。内布拉斯加大学林肯分校的研究生 Alison Ludwig 记录了在规定火灾恢复了美国埋葬甲虫喜欢的草本栖息地后，美国埋葬甲虫数量的增加。

此外，一篇即将发表在《生态解决方案与证据》杂志上的研究将首次证明，燃烧在生态区范围内有利于草原鸟类种群。在 14 年的火灾处理后，洪堡峡谷 65%（222,000 英亩）的草原鸟类丰富度有所增加。

Twidwell 表示，这项实验性景观的研究是与地主和资源管理者共同完成的：“我们正试图在科学严谨的科学与对牧场生产者和地面上保护我们剩余草原的人们切实可行之间取得平衡。”

为了扩大洪堡峡谷的经验教训，研究人员正与美国农业部自然资源保护局领导的保护工作——“工作土地惠及野生动物”——合作。目标是为大平原地区更多有兴趣使用火来阻止木本植物入侵的地主提供技术和财政支持。

Twidwell 说：“面对现实吧，火灾将继续发生。”“我们越能弄清楚如何塑造这种自然事件，我们就越能以一种防止失控野火并惠及当地牧场主、野生动物、水源和整个生态系统的方式来管理草原。”