nexus4恢复原生系统_新文章/极度退化高寒草地人工重建恢复时间序列上的生态系统恢复力受植物和土壤质量驱动：以青藏高原三江源区为例...

文章导读

人工草地建设是否有利于“黑土滩”极度退化高寒草地的恢复？退化高寒草地生态恢复过程中植物和土壤是否同步恢复？如何从植物、土壤以及植物-土壤系统等不同维度来有效表征退化高寒草地的恢复力？“黑土滩”极度退化高寒草地人工促进恢复的所需时间多长？

原文信息

文章亮点

本研究通过构建生态系统恢复力的综合评价体系，以“黑土滩”极度退化草地和健康草地(适度放牧的高寒草甸、原生植物群落组成和结构完整)为参照系，以不同建植年限的人工草地为对象，研究人工重建的高寒草地植物和土壤的恢复力随恢复年限的变化趋势。结果表明，建植人工草地是极度退化高寒草地生态恢复的有效手段，可以提高极度退化高寒草地植物和土壤的质量及恢复力。恢复第12年时，植物恢复力最大；恢复13年后，草地土壤质量优于极度退化草地。植物-土壤系统的恢复力在第16年出现峰值。从植物和土壤恢复力角度，人工恢复的高寒草地需要16-18年达到相对稳定的状态。

思路与方法

恢复力对于促进生态系统的可持续性和维持放牧草地生态系统的功能和服务至关重要，可以用来反映退化草地恢复的水平，为退化生态系统的恢复和管理提供理论依据。已有研究结果中，尚不清晰干预是否有效提升了人工草地的恢复力，尤其是从植物和土壤质量角度。虽然先前学者评估草地、森林或荒漠生态系统的恢复力，但多集中在定性或定量评价单个指标的恢复力，如生产力，多样性，微生物等，尚未综合多个指标来量化这些生态系统中植物、土壤和植物-土壤系统的整体恢复力。单个或少量指标的评估，可能会造成评估生态系统恢复力时存在一些偏差。因此，必须建立一个评价系统，去全面量化青藏高原人工草地的恢复力，科学指导管理措施，以减少干扰带来的负面影响。

本研究应用空间代替时间的方法，选取了青藏高原三江源区“黑土滩”极度退化草地上建植4年、6年、9年、12年、13年、14年、16年、18年的人工草地为对象，以“黑土滩型”退化草地作为生态恢复的基线，健康高寒草地作为生态恢复的目标，以期：(1)筛选人工草地恢复力评价的可行指标并建立评估方法；(2)确定植被、土壤和植物-土壤系统的恢复力转折点；(3)明确恢复所需要的时间。

图1 研究区位置

研究结果

(1)构建了植物、土壤和植物-土壤系统的质量评价体系

植物质量指数 = 0.341*原生植物比例 + 0.306*盖度 + 0.353*均匀度

土壤质量指数 = 0.217*电导率+0.331*铵态氮+ 0.282*有机碳+ 0.081*微生物量碳 + 0.089*微生物量氮

植物-土壤质量指数 = 0.014*原生植物比例+ 0.043*盖度+ 0.163*地下生物量 +0.261*电导率+ 0.299*铵态氮 + 0.142*有机碳 + 0.006*微生物量碳 + 0.071*微生物量氮

(2)厘清了植物恢复力的时间变化动态

草地恢复12年时，植物恢复力出现峰值0.82，人工草地的植物质量最接近健康高寒草地。草地恢复第12-16年时，植物恢复力直线下降；草地恢复第18年时，植物出现回升的趋势 (图2)。

图2 不同恢复年限人工草地植物质量指数和恢复力变化趋势

(3)阐明了土壤恢复力的时间变化动态

草地恢复早期阶段，土壤质量低于极度退化草地。草地恢复4-13年时，土壤恢复力增加；草地恢复14-18年时，土壤质量优于退化草地。土壤恢复力在第16年出现峰值(0.72)，接近健康高寒草地(图3)。

图3 不同恢复年限人工草地土壤质量指数和恢复力变化趋势

(4)明晰了植物-土壤系统恢复力的变化

草地恢复早期(4-6年)，植物-土壤系统恢复力呈现正值，表明人工草地整体质量优于退化草地。在草地恢复中期(9-12年)，草地质量低于退化草地，出现“二次退化现象”。但在草地恢复后期(13年后)，植物-土壤恢复力变为正值，且呈现增长的趋势，逐渐接近健康高寒草地并达到相对稳定的状态(图4)。

图4 不同恢复年限人工草地植物-土壤系统质量指数和恢复力变化趋势

    

主要结论

人工促进恢复(人工草地建设)可以有效提高青藏高原三江源区“黑土滩”型极度退化草地植物和土壤的恢复力。植物和土壤的恢复力在时间序列上存在异步性，土壤的恢复比植物恢复存在明显的滞后性。土壤和植物的恢复力呈现非线性的趋势，人工恢复草地需要较长时间(16-18年)才能达到相对稳定的状态，“黑土滩”极度退化草地的人工促进恢复至少需要18年以上的时间。

平台编辑：穆致远