Abstract Across the central and eastern U.S., decades of fire exclusion have coincided with upland oak (Quercus spp.) regeneration problems and a compositional shift toward shade-tolerant, fire-sensitive species like red maple (Acer rubrum L.) and American beech (Fagus grandifolia Ehrh.). Because oaks are fire-adapted and moderately shade-intolerant, prescribed fire is commonly used as a management tool to decrease competition, increase light, and promote oak regeneration. However, prescribed fire alone often fails to sufficiently open the canopy and improve oak competitive status, suggesting the combination of fire and canopy gaps may be necessary for oak success. To better understand the effects of single and multiple prescribed fires alone and combined with naturally-formed canopy gaps on tree regeneration, we measured tree densities (both seed and resprout origin) in five height size classes (small seedlings: ≤0.5 m, large seedlings (>0.5–1.0 m), saplings (1.1–4.0 m), midstory (4.1–7.0 m), and poles (7.1–12 m)) within gaps and non-gap areas treated with no fire, single fire, or multiple fires (2–3) across six sites within the Knobs Region of Kentucky (U.S.A.) in 2017. Oaks were common as small and large seedlings without fire, especially within gaps, but they were largely absent from larger size classes. Instead, red maples and American beech dominated sapling and midstory size classes without fire, regardless of gap treatment. Single and multiple fires reduced both absolute and relative density of American beech saplings and red oaks (Q. velutina Lam., Q. coccinea Munchh. and Q. rubra L.) of all sizes, but single fires, both within and outside of gaps, increased red maple large seedling, sapling, and midstory dominance. Multiple fires, both within and outside of gaps, reduced red maple abundance, and this coincided with increased relative density of white (Q. alba L.) and chestnut oaks (Q. montana Willd.), but not of red oaks. Red oak small and large seedlings were the only oaks where absolute density increased in the small (~300 m2), relatively old (20–30 yr), naturally-formed canopy gaps in this study. Our findings suggest that management techniques that include multiple prescribed fires and large canopy gaps (>300 m2) created relatively soon after fire will likely be necessary to reduce competing species, increase oak density, and allow oaks to reach sapling and midstory size classes.

中文翻译：

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规定的火和自然冠层间隙干扰：对高地橡树再生的影响

摘要 在美国中部和东部，数十年的火灾排除与高地橡树 (Quercus spp.) 再生问题以及向耐荫、火敏感物种如红枫 (Acer rubrum L.) 和美洲山毛榉 (Acer rubrum L.) 的组成转变相吻合。山毛榉 Ehrh.)。由于橡树适应火并且适度不耐阴，因此规定的火通常用作减少竞争、增加光照和促进橡树再生的管理工具。然而，单独规定的火通常无法充分打开树冠并提高橡木的竞争地位，这表明火和树冠间隙的结合可能是橡木成功的必要条件。为了更好地了解单次和多次规定的火灾单独并结合自然形成的树冠间隙对树木再生的影响，我们测量了五个高度等级（小苗：≤0.5 m、大苗（>0.5–1.0 m）、树苗（1.1–4.0 m）、中层（4.1–7.0 m））的树木密度（种子和再芽起源）， 2017 年在肯塔基州诺布斯地区（美国）的六个地点进行了无火、单火或多火 (2-3) 处理的间隙和非间隙区域内的杆（7.1-12 m））。橡树很常见作为没有火的小型和大型幼苗，特别是在间隙内，但它们在较大规格类别中基本上不存在。相反，红枫和美国山毛榉在没有火的情况下主导了树苗和中等大小的等级，无论间隙处理如何。单次和多次火灾降低了各种规模的美国山毛榉树苗和红橡树（Q. velutina Lam.、Q. coccinea Munchh. 和 Q. rubra L.）的绝对和相对密度，但单次火灾、内外间隙，增加红枫大苗、树苗和中层优势。间隙内外的多次火灾减少了红枫的丰度，这与白橡树 (Q. alba L.) 和板栗橡树 (Q. montana Willd.) 的相对密度增加相吻合，但红橡树的相对密度却没有增加。在本研究中，红橡树小型和大型幼苗是唯一在较小（~300 平方米）、相对较老（20-30 年）、自然形成的树冠间隙中绝对密度增加的橡树。我们的研究结果表明，包括多次规定的火灾和火灾后较短时间内产生的大树冠间隙（> 300 平方米）的管理技术可能对于减少竞争物种、增加橡树密度以及使橡树达到树苗和中层尺寸等级是必要的。和中期优势。间隙内外的多次火灾减少了红枫的丰度，这与白橡树 (Q. alba L.) 和板栗橡树 (Q. montana Willd.) 的相对密度增加相吻合，但红橡树的相对密度却没有增加。在本研究中，红橡树小型和大型幼苗是唯一在较小（~300 平方米）、相对较老（20-30 年）、自然形成的树冠间隙中绝对密度增加的橡树。我们的研究结果表明，包括多次规定的火灾和火灾后较短时间内产生的大树冠间隙（> 300 平方米）的管理技术可能对于减少竞争物种、增加橡树密度以及使橡树达到树苗和中层尺寸等级是必要的。和中期优势。间隙内外的多次火灾减少了红枫的丰度，这与白橡树 (Q. alba L.) 和板栗橡树 (Q. montana Willd.) 的相对密度增加相吻合，但红橡树的相对密度却没有增加。在本研究中，红橡树小型和大型幼苗是唯一在较小（~300 平方米）、相对较老（20-30 年）、自然形成的树冠间隙中绝对密度增加的橡树。我们的研究结果表明，包括多次规定的火灾和火灾后较短时间内产生的大树冠间隙（> 300 平方米）的管理技术可能对于减少竞争物种、增加橡树密度以及使橡树达到树苗和中层尺寸等级是必要的。) 和栗橡树 (Q. montana Willd.)，但不是红橡树。在本研究中，红橡树小型和大型幼苗是唯一在较小（~300 平方米）、相对较老（20-30 年）、自然形成的树冠间隙中绝对密度增加的橡树。我们的研究结果表明，包括多次规定的火灾和火灾后较短时间内产生的大树冠间隙（> 300 平方米）的管理技术可能对于减少竞争物种、增加橡树密度以及使橡树达到树苗和中层尺寸等级是必要的。) 和栗橡树 (Q. montana Willd.)，但不是红橡树。在本研究中，红橡树小型和大型幼苗是唯一在较小（~300 平方米）、相对较老（20-30 年）、自然形成的树冠间隙中绝对密度增加的橡树。我们的研究结果表明，包括多次规定的火灾和火灾后较短时间内产生的大树冠间隙（> 300 平方米）的管理技术可能对于减少竞争物种、增加橡树密度以及使橡树达到树苗和中层尺寸等级是必要的。