Vad är effekten av kontinuerligt skogsbruk jämfört med kalhuggning på den biologiska mångfalden på beståndsnivå i boreala och tempererade skogar? A systematic review protocol

Sökning efter artiklar

Vi kommer att följa riktlinjerna för systematiska översikter inom miljövård V.5.0, utfärdade av collaboration for environmental evidence . Vi har också kompletterat protokollet med ett ROSES-formulär (Additional file 1) . Vi kommer att använda en omfattande sökstrategi och söka efter relevant litteratur från ett varierat och brett utbud av bibliografiska databaser.

1. CABI database of forest science (http://www.cabi.org/forestscience/).

2. Directory of Open Access Journals (https://doaj.org/).

3. OpenGrey (http://www.opengrey.eu).

4. PQDT Open (https://pqdtopen.proquest.com/).

5. Scopus (https://www.scopus.com/).

6. Web of Science Core Collection (http://apps.webofknowledge.com).

7. Zenodo (https://zenodo.org).

Vi kommer också att söka efter artiklar med hjälp av två sökmotorer, Google Scholar (https://scholar.google.com) och BASE (https://www.base-search.net). Dessutom kommer vi att söka efter artiklar på en specialiserad webbplats, U.S. Forest Service (https://www.fs.usda.gov).

Det framgick av avgränsningsarbetet att relativt få studier kan hittas när specifika termer som är relevanta för studiens frågekomponenter används. Detta berodde på att forskarna använde en inkonsekvent vokabulär när de beskrev CCF och tillhörande avverkningsmetoder, snarare än på en brist på relevant litteratur. Detta problem har sannolikt lett till att forskare och andra berörda parter underskattar den mängd forskning som bedrivs i detta ämne. Vi genomförde därför en systematisk sökning av termer som rör CCF och tillhörande avverkningsmetoder. Vi extraherade systematiskt alla relevanta termer som används i artiklar som har granskat terminologin . Detta resulterade i 64 unika termer (Additional file 2). De flesta av dessa termer bestod av flera ord, där det första ordet anger en avverknings- eller skötseltyp och det sista ordet specificerar att det avser skogsbruk (dvs. selektionsavverkning, selektionsskörd, selektionsavverkning etc.). För att förkorta och förenkla söksträngen testade vi individuellt olika termer och tog bort termer som inte gav några ytterligare resultat. Vissa allmänna termer (t.ex. alternativ förvaltning, naturorienterad, ekosystemförvaltning osv.) resulterade i ett stort antal artiklar utan relevans för det behandlade ämnet. Vi kompletterade dessa termer med specifika termer för skogsförvaltning (t.ex. alternativt skogsbruk, alternativ avverkning osv.) för att säkerställa att relevant litteratur inte uteslöts. Detta resulterade i totalt 78 termer för interventionen. Av samma skäl begränsar vi vår sökning till skogsrelevanta ämneskategorier i Web of Science (WoS) och forskningsområden i Scopus (tabell 1). Vi kommer sedan att komplettera dessa termer med termer som är relevanta för jämförelseobjektet, dvs. kalhuggning.

Vi kommer inte att begränsa sökningen till boreala eller tempererade skogar (population) för att säkerställa att relevanta studier inte utesluts. Vi kommer inte heller att begränsa sökningen till studier som är relevanta för biologisk mångfald (resultat) eftersom det är mycket svårt att ha en heltäckande söksträng för biologisk mångfald. Detta tillvägagångssätt ökar arbetsbelastningen men maximerar chanserna att hitta alla relevanta studier om biologisk mångfald. Vi kommer att söka i titlar, sammanfattningar och nyckelord. Efter genomgång kommer nyupptäckta termer att användas för att göra en ny sökning. För att bedöma hur omfattande sökningen är kommer vi att använda följande artiklar som riktmärken: . Vi kommer att använda följande söksträng:

(((forest* OR timber* OR tree* OR wood*) AND

(”aggregat* cut*” OR ”aggregat* avverkning*” OR ”aggregat* avverkning*” ELLER ”alternativ* avverkning*” OR ”alternativ* avverkning*” ELLER ”alternativ* avverkning*” ELLER ”alternativ* skogsbruk*” ELLER ”alternativ* till röjning* avverkning*” ELLER ”alternativ* till röjning*”. ELLER ”alternativ* till jämn ålder*” ELLER ”tillbaka* till naturen*” OR ”checker*”OR ”close* to nature*” ELLER ”sunt* förnuft*” ELLER ”kontinuerlig* täckning*” ELLER ”kontinuerlig* skog*” ELLER ”dauerwald*” ELLER ”mångfald* orientera*” ELLER ”ekoskogsbruk*” ELLER ”ekologiskt* skogsbruk*” ELLER ”ekologisk* skogsbruk*” ELLER ”ekologisk* skogsodling*”. ELLER ”ekosystem*förvaltning*” ELLER ”gap* cut*” ELLER ”gap* fell*” ELLER ”gap* harvest*” ELLER ”gap* manag*” ELLER ”gap* select*” ELLER ”gap* silvicultur*” ELLER ”holistisk*” ELLER ”oregelbunden* struktur*” ELLER ”oregelbunden*” ELLER ”J form*” ELLER ”låg* påverkan*” ELLER ”multi* age*” ELLER ”multiage*” ELLER ”multi* kohort*” ELLER ”multicohort*” ELLER ”multi* syfte*” ELLER ”multipurpose*” ELLER ”naturlig* störning* bas*” OR ”nature* base*” OR ”nature* base*” ELLER ”natur* orientera*” ELLER ”nära* naturlig*” ELLER ”nytt* skogsbruk*” ELLER ”nytt* perspektiv*” ELLER ”partiell* avverkning*” ELLER ”partiell* avverkning*” ELLER ”fläck* avverkning*” ELLER ”fläck* avverkning*” ELLER ”patch* skörd*” OR ”patch* logging*” OR ”patch* logging*” ELLER ”permanent* skog*” ELLER ”plantage*” ELLER ”polycyklisk*” ELLER ”positiv* påverkan*” ELLER ”minskad* påverkan*” ELLER ”restaurering* av skog*” ELLER ”selektiv* avverkning*” ELLER ”Välj* avverkning*” ELLER ”Välj* avverkning*” ELLER ”Välj* avverkning*” ELLER ”Välj* förvaltning*” ELLER ”välj* skogsbruk*” ELLER ”enskilt* träd*” ELLER ”kontroll* av beståndet*” ELLER ”strip*” ELLER ”hållbart* skogsbruk*” ELLER ”systemisk* skogsbruk*” ELLER ”systemisk*” ELLER ”måldiameter*”. ELLER ”ojämn* ålder*” ELLER ”ojämn* storlek*” ELLER ”låg* påverkan*” ELLER ”sunt* förnuft*” ELLER ”spridning* av snitt*” ELLER ”dispers* fall*” ELLER ”dispers* skörd*” OR ”dispers* silvicultur*”) AND

(”even age*”) OR ”clearcut*” OR ”clear* cut*” OR ”clear* fell*” OR ”clearfell*” OR ”planterad* skog*” OR ”plantation*” OR ”monoculture*”))))

Denna söksträng är formaterad för WoS och Scopus. För användning i WoS ”TS =” och i Scopus ”TITLE-ABS-KEY” läggs till i början av söksträngen.

Tjänster som inte är WoS och Scopus har begränsad funktionalitet (t.ex. söksträngens längd, ingen referensexport). Därför kommer vi att använda en förenklad sökstrategi när vi använder dessa andra tjänster. Vi kommer att använda de vanligaste och mest relevanta söktermerna med anknytning till CCF (tabell 2A). Vi kommer att söka med varje CCF-term för sig eller, när det är möjligt att använda booleska operatörer, kombinera sökningen med alla relevanta termer (tabell 2A och B). Vi kommer att granska de 200 första artiklarna (sorterade efter relevans när det är möjligt) som vi får fram i varje sökning. Vi kommer att söka efter dessa termer i titeln, sammanfattningen, nyckelorden eller någonstans i artikeln, beroende på tjänstens kapacitet. Detaljerna i dessa sökningar samt eventuella ändringar eller tillägg av bibliografiska databaser, sökmotorer och termer kommer att registreras. Tillämpade begränsningar för dokumenttyper kommer att registreras och rapporteras i granskningen. Referenslistorna för relevanta översikter och alla stödberättigade studier kommer också att granskas systematiskt.

Sökuppdatering av sökningen

När den första dataextraktionen är gjord, kommer en uppdatering av sökningen att göras i Web of Science och Scopus före datasyntesen. Denna sökning kommer att begränsas till att börja från den första sökningen. Nya artiklar kommer att granskas och utvärderas som tidigare.

Artikelgranskning och kriterier för studiens lämplighet

Granskningsförfarande

Alla resultat från sökningarna kommer att läggas till i ett EndNote-bibliotek och dubbletter kommer att tas bort. Studierna kommer först att granskas genom att bedöma titeln. När titeln anger att relevanta jämförelser potentiellt kan göras kommer artikeln att betraktas som relevant. Om titeln inte ger ett tydligt svar, granskas sammanfattningen för att se om den är relevant. Alla studier där titeln eller sammanfattningen visar att en relevant jämförelse skulle ha kunnat göras kommer att granskas i fulltext. Vid osäkerhet tar vi med studien och gör en kritisk bedömning av lämpligheten genom att läsa den fullständiga texten. En andra granskare kommer att utvärdera en delmängd studier från varje granskningsfas oberoende av varandra. Om det uppstår meningsskiljaktigheter om studiens relevans kommer diskussioner att hållas för att fatta ett konsensusbeslut. En förteckning över avvisade studier med skäl för uteslutning från bedömningen av fulltext kommer att tillhandahållas i en extra fil.

Kriterier för stödberättigande

Både peer-reviewed och grå litteratur kommer att beaktas. För att inkluderas måste en studie uppfylla följande kriterier:

Ellerbara populationer: Skogar i de boreala och tempererade vegetationszonerna.

Interventioner som kan komma i fråga: Skötselsystem som alltid bibehåller trädtäckning och använder partiell (selektions)avverkning för att bibehålla minst två åldersklasser av produktionsträd. Partiell avverkning kan delas in i två huvudgrupper; gruppavverkning och avverkning av enskilda träd. Gruppskörd, även kallad gap-skörd eller patch-skörd, är en skördemetod där mindre eller större grupper av träd skördas vid avverkning. Vid urvalshuggning av enskilda träd väljs träd ut för avverkning individuellt, och större öppningar i krontaket skapas mindre sannolikt. Båda avverkningarna används för att uppnå eller bibehålla en önskvärd ålders-/storleksstruktur i beståndet (dvs. den J-formade diameterkurvan med flest små träd och ett minskande antal stora träd).

Avverkningen betraktas som partiell när > 30 % av träden (baserat på rapporterat mått, t.ex. grundyta, volym, biomassa, trädkronetäcke, stamtäthet) är kvar efter produktionsavverkning. Detta tröskelvärde är subjektivt men inte godtyckligt eftersom det härrör från litteraturstudier där tröskelvärdet valts i kontrast till retentionsskogsbruk. Tröskelvärdet kommer att tolkas strikt. Skogsbruk med kvarhållande eller skyddad skog lämnar vanligtvis < 30 % av volymen oskördad och resulterar ofta inte i fleråldersstrukturer under hela beståndets utveckling. Vi kommer också att inkludera studier som beskrivs som retentionsskogsbruk eller skyddsskogsbruk under förutsättning att > 30 % av träden behålls efter avverkning och att minst två åldersklasser uppnås.

Idealt bör jämförelser med CC göras mellan bestånd som redan har en ojämn åldersstruktur och som sedan delvis avverkas. Detta är ofta fallet i observationsstudier. Försök börjar dock vanligtvis med en partiell avverkning i den jämnåriga skogen med avsikt att omvandla dem till den ojämna skogen. Om så är fallet kommer vi att registrera denna information som metadata och ta hänsyn till den under analysen (dvs. skogstillstånd före behandling som moderator). Eftersom effekterna av avverkning på arter inte är beroende av avsikten med avverkningen (om de träd som lämnas kvar kommer eller inte kommer att avverkas i framtiden) kommer vi att beakta alla studier som jämför kalhuggning med partiell avverkning och som uppfyller de beskrivna kriterierna för stödberättigande.

Stödberättigande jämförelseobjekt: Kallhuggning, helt bestånd avverkat, högst 5 % träd kvar (baserat på det rapporterade måttet). Tröskelvärdet kommer att tolkas strikt.

Ett stödberättigande resultat: Studier som behandlar växter, djur och svampar. Vanligaste rapporterade mått på biologisk mångfald som kan användas för metaanalys; artrikedom och abundans på beståndsnivå. Andra viktiga mått på biologisk mångfald (t.ex. sammansättning av samhällen, mångfaldsindex, förekomst av skogsinterna eller sällsynta arter) kommer att ingå i den berättande delen av granskningen.

Tillåtna typer av studiedesign: Primär experimentell studie och observationsstudier (t.ex. kronosekvensstudier) i fält. Vi kommer att överväga före/efter- eller kontroll/interventionsstudier och kombinationer av dem. Modellsimuleringsstudier, sekundära forskningssammanställningar och granskningar kommer inte att inkluderas.

Språk: Fulltext skriven på engelska.

Bedömning av studiens validitet

Studier som uppfyller urvalskriterierna kommer att genomgå en kritisk granskning. Vi kommer att bedöma deras tydlighet och känslighet för bias och kategorisera studier som har hög eller låg validitet (dvs. låg eller hög risk för bias) i förhållande till granskningsfrågan. Vi kommer att bedöma alla former av risk för bias . Studier som har någon av följande begränsningar kommer att anses ha låg validitet och uteslutas.

1. Ingen replikering av interventioner.

2. Interventions- (CCF) och jämförelseställen (CC) är inte väl matchade (t.ex. ställen som är signifikant olika före avverkning).

3. Väsentliga förväxlingsfaktorer föreligger (t.ex. behandlingar som utförs vid signifikant olika tider). Eller ytterligare behandlingar som utfördes på CCF- och inte på CC-platser och som inte är aspekter som vanligen förknippas med respektive skogsbruksmetod (t.ex. skillnader i bete, bränning).

4. Indikation om att resultaten på CCF- respektive CC-platser uppmättes med en potentiellt förvrängande metodik, på olika sätt eller vid väsentligt olika tidpunkter.

5. Vissa platser uteslöts från studien efter behandlingen (t.ex.oväntad störning på CCF-platser men inte på CC-platser, otillräcklig tid för fältarbete).

6. Ingen eller partiell rapportering av de mätningar som anges i metoderna.

De två första villkoren handlar om känslighet för selektionsbias, det tredje om prestationsbias, det fjärde om upptäcktsbias, det femte om bortfallsbias och det sjätte om rapporteringsbias, i enlighet med CEE-riktlinjerna . Andra typer av risk för bias som inte kan klassificeras under ovanstående kategorier (t.ex. finansieringskälla) kommer också att beaktas.

Studier kommer också att uteslutas om informationen om dessa frågor är oklar och studiens validitet inte kan bedömas. Specifikt kommer vi också att utesluta studier på grund av följande:

1. Metodiken är inte tillräckligt beskriven.

2. Data kan inte tolkas.

Studier som inte har någon av dessa begränsningar kommer att anses ha hög validitet och inkluderas i granskningen.

Processen för kritisk bedömning kommer att dokumenteras på ett öppet sätt. En förteckning över uteslutna artiklar, inklusive skälen till uteslutningen, kommer att registreras och presenteras i en extra fil. Studiekvalitet och generaliserbarhet kommer att bedömas av en granskare. Tvivelaktiga fall kommer att diskuteras i granskningsgruppen. Ytterligare kriterier eller ändringar för kritisk granskning kommer att göras vid behov och dokumenteras.

Datakodning och uttagsstrategi

Data om artrikedom och abundans kommer att extraheras från tabeller. Dessa uppgifter kommer att omfatta medelvärden, ett mått på variation (standardavvikelse, standardfel, konfidensintervall etc.) och urvalsstorlek. Alla mått på variation kommer att omvandlas till standardavvikelse. Om uppgifterna inte presenteras i tabeller utan i figurer kommer vi att kontakta motsvarande författare och be om uppgifterna. Om författarna inte tillhandahåller uppgifterna kommer vi att extrahera dem från figurerna med hjälp av WebPlotDigitizer . Författarna kommer också att kontaktas om relevanta uppgifter inte presenteras men sannolikt finns tillgängliga (dvs. används för mer avancerade analyser). Om rådata tillhandahålls kommer de nödvändiga sammanfattningarna att beräknas. När data inte kan extraheras från artikeln och författarna inte tillhandahåller dem kommer vi att använda studien i den kvalitativa delen av granskningen.

Studier som inte rapporterar artrikedom och/eller abundans, men som rapporterar andra typer av bedömningar av den biologiska mångfalden (t.ex. sammansättning av samhällen, mångfaldsindex, förekomst av skogsinnehav eller sällsynta arter) kommer också att användas i den kvalitativa delen av granskningen. Från dessa studier kommer text som beskriver relevanta jämförelser att extraheras och lagras i ett kalkylblad.

Om möjligt kommer arterna att separeras i skog, öppna habitat och generalistarter. Detta är en viktig aspekt när man utvärderar habitatens lämplighet och tolkar förvaltningens effekter på den biologiska mångfalden.

I händelse av osäkerhet om rapporterade metadata eller data i artiklar kommer vi att kontakta motsvarande författare för att få ett förtydligande. Om författarna inte svarar, eller inte kan ge en tillräcklig förklaring till de frågor som tagits upp, kommer artikeln inte att användas i granskningen. Denna process kommer att dokumenteras och presenteras i en extra fil.

Associerade metadata tillsammans med potentiella effektmodifierare kommer att extraheras och kodas enligt följande.

1. Unikt studie-ID

2. Källa

   1. Bibliografisk databas (1-7)

   2. Sökmotor (1, 2)

   3. Specialiserad webbplats

   4. ….

3. Författare

4. År

5. Titel

6. Journal

7. DOI

8. Inklusion/exklusion (enligt kriterierna för stödberättigande)

   2. Exkluderad (låg validitet eller oklar beskrivning)

   3. Inkluderad (hög validitet)

9. Rsak till uteslutning (bias type)

10. Studietyp

    1. Observationell

    2. Experiment

    3. …

11. % av avverkning baserat på

    1. Volym

    2. Basal area

    3. Krontäckning

    4. Antal stammar

    5. …

12. Varians rapporterad

    1. Nej

    2. Ja

13. Del av ett stort experiment

    1. Nej

    2. Om ja, namn på försöket

14. Kontroll tillgänglig

    1. Nej

    2. Ja

15. Biom (tempererat eller borealt)

16. Koordinater för plats

17. Beskrivning av plats (landskapssammanhang)

18. Land

19. Höjd

20. Klimat

21. Skogstyp

22. Tid efter behandling när studien gjordes

23. Trädslagssammansättning

24. Spatial skala (bestånd eller landskap)

25. Pre-Skogstillstånd före avverkning

26. För avverkningsålder

27. Avverkningsår

28. Interventioner (uppgifter om avverkning)

29. CC-avverkning (% av behållna träd)

30. CCF-avverkningstyp (e.g. gruppavverkning eller avverkning av enskilda träd)

31. Röjning %

32. Avverkningstyp CCF2 (typiskt sett utförs flera olika typer av partiella avverkningar)

33. Röjning %

34. Typ av provtagningsmetodik som använts

Dessa uppgifter kommer att göras tillgängliga i en ytterligare fil. Huvudgranskaren kommer att extrahera data och metadata och registrera processen på ett öppet sätt i enlighet med strategin. En andra granskare kommer att kontrollera de extraherade uppgifterna och redigeringar kommer att göras vid behov.

Potentiella effektmodifierare och orsaker till heterogenitet

Avhängigt av tillgängligheten till de uppgifter som tillhandahålls i artiklarna kommer vi att extrahera olika potentiella effektmodifierare enligt listan ovan. Dessa modifierare valdes ut eftersom de har potentiella effekter på hur avverkning påverkar den biologiska mångfalden. Listan är inte uttömmande, och andra effektmodifierare och orsaker till heterogenitet kommer att beaktas under granskningsprocessen.

Datasyntes och presentation

En narrativ syntes av alla inkluderade studier som beskriver kvaliteten på resultaten och studiens resultat kommer att skrivas. Tabeller med sammanfattade resultat kommer att utarbetas. Avgränsningsarbetet visar att det kommer att finnas tillräckligt med data för att även utföra kvantitativa analyser. För detta kommer vi att följa riktlinjer och rekommendationer från litteraturen.

Den standardiserade genomsnittliga skillnaden i form av Hedges g kommer att beräknas med tillhörande variansuppskattningar för artrikedom och abundans. Om inkluderade studier inte rapporterar variansskattningar, men andelen av dessa studier inte är för stor (< 20 %), kommer vi att beräkna de saknade värdena . Metoderna för imputering kommer att bero på egenskaperna hos de saknade uppgifterna.

Och även om de exakta detaljerna i den kvantitativa analysen beror på de extraherade uppgifterna, föreslår vi en omfattande strategi för sammanfattning och presentation. Effektstorlekar kommer att undersökas med hjälp av olika metoder, inklusive modeller med slumpmässiga effekter, subgruppsanalyser och metaregression. På grund av studiens ämnesområde kommer många effektstorlekar att vara oberoende av varandra. Data från många arter under många år samlas vanligtvis in under observationer eller efter experiment. För att ta hänsyn till detta kommer vi att inkludera en studie som en slumpmässig variabel i modellerna. Effekten av olika moderatorer kommer att testas för att ta reda på vad som bäst förklarar de observerade mönstren (t.ex. heterogenitet) i data. I allmänhet kommer vi att inkludera en moderator om minst tio effektstorlekar per grupp finns tillgängliga. Korrelation mellan moderatorer (dvs. multikollinearitet) kommer också att beaktas.

För att utforska heterogenitet (inkonsekvens mellan studier) kommer vi också att analysera effektstorlekarna för olika delmängder av data (dvs. taxonomiska grupper, skogstyper och habitatpreferensgrupper om möjligt). Även om detta liknar metaregression, gör det möjligt att utvärdera heterogenitet och beräkna olika heterogenitetsstatistik (τ2, Q och I2) för olika intressegrupper.

Landskapskontexten, tiden efter behandling, skogstypen och andra effektmodifierare förväntas ha ett betydande inflytande på resultaten och kommer troligen att förklara viktiga aspekter av effekterna. Därför kommer vi att utforska inflytandet av olika effektmodifierare och dokumentera denna process. Resultaten kommer att presenteras i tabeller och figurer.

Det finns inget ”bästa” sätt att uppskatta resultatens robusthet och en mängd olika metoder bör användas . Vi kommer att utföra känslighetsanalyser med hjälp av flera metoder, bland annat genom att lämna bort metaanalyser, köra analysen med och utan inflytelserika studier (effektstorlekar), köra modeller med och utan icke-oberoende och jämföra modellanpassningsstatistik. Om imputering av data kommer att utföras kommer vi att utföra och rapportera analysen separat för alla data, för data som utesluter studier med imputerade data och för alla data med hjälp av oviktad metaanalys. Detta kommer också att fungera som en del av känslighetsanalysen. Vi kommer att bedöma risken för publikationsbias med hjälp av fail-safe N och funnel plots med hjälp av trim and fill-funktionen. Betydande kunskapsluckor kommer att beskrivas och diskuteras i termer av framtida forskningsbehov.