晋西黄土区具有典型的残塬沟壑地貌特征,该地区植被恢复时间较长,探究植被恢复对土壤理化性质的长期影响,以及开展环境因子长期定位观测,对实现区域生态修复与保护具有重要意义.以晋西黄土区四种典型植被恢复林地(辽东栎次生林地、刺槐人工林地、油松人工林地、侧柏人工林地)为研究对象,测定 2006 年、2012 年、20017 年不同土层(0-10 cm、10-20 cm、20-40 cm、40-60 cm、60-80 cm、80-100 cm)土壤理化性质(有机碳、全氮、全磷、全钾、酸碱度、土壤容重、砂粒、粉粒、黏粒),采用主成分分析、冗余分析、相关性分析等统计方法,探讨长期植被恢复下土壤中各因子的变化和相互作用规律,分析不同植被类型对土壤属性时空异质性的影响.结果表明:在长期植被恢复过程中,不同林分土壤有机碳和全氮含量会表现为初期增加,然后下降.土壤全钾和全磷含量则是先减少后增加,植被恢复增强了土壤有机碳和全氮的积累.土壤的酸碱度、容重、砂粒、粉粒、黏粒的变化则不明显,这些属性在植被恢复期内受到的外部影响较小.总体来说,长期植被恢复增加了土壤养分含量、土壤砂粒、土壤粉粒,降低土壤容重、土壤黏粒.相比人工林,辽东栎次生林改善土壤结构、增加土壤肥力的效果最好.冗余分析表明,不同植被类型长期恢复条件下,影响土壤养分含量最主要的属性存在差异,刺槐的土壤粉粒、侧柏的土壤容重对多年土壤养分变化的贡献度最高.本研究结果可为黄土残塬区的长期植被恢复实践工作的生态效益评估提供数据支持和理论依据.

人工植被恢复是喀斯特退化山地生态修复的重要途径之一.本研究探讨了喀斯特山地滇柏(Cu-pressus duclouxiano)纯林、刺槐(Robinia pseudoacacia)纯林和滇柏-刺槐混交林等3种类型人工林和未造林地(对照)的土壤养分含量和土壤酶活性及其相关性,为该地区选择适宜的造林树种和方式、改善林地土壤质量提供参考依据.结果表明:(1)4种类型样地土壤均呈碱性,且人工林土壤pH值均显著低于未造林地;人工林土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷含量均显著高于未造林地;全钾、速效钾含量均显著低于未造林地.(2)除碱性磷酸酶外,其余4种土壤酶活性均在滇柏-刺槐混交林中最大.3种类型人工林土壤脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶活性均高于未造林地.(3)脲酶、多酚氧化酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶等受土壤养分影响的主要因素不同,过氧化氢酶活性与养分指标之间相关性不显著.(4)冗余分析结果表明,土壤全氮、全磷对喀斯特不同类型林分土壤酶活性影响显著,能解释酶活性变异的60.7％,酶活性-养分特征关系方差累计贡献率为78.8％.喀斯特退化山地营建的人工林植被可提高林地土壤养分含量与酶活性,从而改善土壤质量,并为进一步提高人工林生态系统服务功能和稳定性,改善区域生态环境质量奠定基础.

海岛人工林建设有利于减弱和消除海岛生态脆弱性,但目前单一的人工林群落结构存在较多的缺点,选用的植被也存在不适应海岛环境的问题.通过样方法对宁德三都澳6个海岛的马尾松(Pinus massoniana)半自然林的植被类型、物种组成、植物功能性状、物种多样性进行分析,并利用冗余分析法分析物种多样性与环境因子的相关性,旨在了解其演替状况,群落结构特征和物种组成,及其物种多样性与环境因子的相关关系,丰富当地植被基础资料,同时为海岛人工林建设、植被修复选择及当地马尾松林的合理经营和管理提供理论基础.结果表明:(1)40个样方共记录维管束植物86科168属255种(含5变种),在生活型谱上,以乔木(37.25％)和灌木(30.20％)植物种类最多,高位芽植物(83.92％)占比显著,对光耐受性以中性植物(69.02％)为主.(2)通过组平均聚类法将研究区植被划分为5类群系33类群丛,分属于常绿针阔混交林和常绿针叶林2种植被型.(3)常绿针阔混交林的多样性指数显著(P＜0.05)高于常绿针叶林,但受林分郁闭度的影响,马尾松+杨桐(Adiniandra millettii)林灌木层多样性指数明显偏低.(4)灌木层是马尾松林中的绝对优势层片,多样性指数(除Pielou指数外)均显著(P＜0.05)高于乔木层和草本层.草本层受芒萁化感作用的影响,多样性指数明显偏低.(5)冗余分析法(RDA)分析结果表明,土壤pH和速效钾显著(P＜0.05)影响群落的物种多样性指数,两者对物种多样性的总解释量为27.6％.(6)灌木层鹅掌柴重要值与群落郁闭度之间存在显著(P＜0.05)的二次函数关系.

为了研究三峡库区消落带人工修复植被下不同季节根际细菌群落特征,选取位于三峡库区核心地带的忠县石宝镇汝溪河流域消落带生态修复示范基地内两种适生草本狗牙根(Cynodon dactylon)、牛鞭草(Hemarthria altissima)根际土壤进行16S rDNA高通量测序.研究结果显示:在消落带退水后的春季、夏季、秋季3个季节共检测到细菌60门、151纲、403属,主要优势门为变形菌门、酸杆菌门、拟杆菌门;放线菌门和芽单胞菌门的相对丰度在季节水平上存在差异,夏季芽单胞菌门丰度较高,秋季放线菌门相对丰度显著减少.适生草本的根际土壤细菌α多样性表现出一定的季节变化规律,即秋季＞夏季＞春季;通过冗余分析发现,影响细菌群落结构的环境因子主要有土壤全磷(TP)、速效钾(AK)、含水量(SWC)、有机质(OM).基于未观测状态重建的群落系统发育研究(PICRUSt2)功能预测共发现6个一级功能层和45个二级功能层;代谢功能在一级功能层中占比最高,其有利于提高消落带适生草本植物抑制病原菌的能力,促进植物的生长;一级功能层中有两个功能基因表现出季节差异,二级功能层中有14个子功能的相对丰度在不同季节存在显著差异.由此可见,根际细菌群落对狗牙根、牛鞭草两种草本植物能够广泛分布且适生于三峡库区消落带的土壤环境起到了重要的促进作用.

中国滨海盐沼湿地受损严重,人工修复策略已成为保护滨海生境的主要措施之一.本研究探讨了在长江口上海崇明东滩鸟类国家级自然保护区,互花米草控制和鸟类栖息地优化工程项目内空白生境的本土盐沼植物高效恢复技术.通过野外小试和中试试验,分析了长江口盐沼湿地建群种海三棱藨草恢复过程中繁殖体种类和移植方式对恢复效率的影响,并评估了不同恢复策略的恢复成本和效率.结果表明:1)海三棱藨草球茎苗耐淹性较强,适用于环境异质性较高的优化区;2)在4种恢复海三棱藨草群落的处理中,最经济高效的处理为无泥低密度球茎苗的移植方式,其每公顷的投入成本约为10100元.相较之下,无泥高密度、带泥低密度及带泥高密度的处理每公顷所需成本分别为41100、30000和120100元;3)经过近5年的努力,海三棱藨草群落在崇明东滩优化区C3区域覆盖度已超过60％,是相对成功的大规模野外恢复示范.本研究可为大规模滨海盐沼植物的恢复工程提供依据及支撑.

石生苔藓结皮可以从大气中吸收水分及养分,附着在岩石表面生长,具有促进矿物分化和植被演替等多种重要的生态功能,利用人工培育的苔藓结皮进行岩石工程创面生态修复具有广阔的市场前景,而针对特定地区的优势种探讨高效的种源扩繁技术则成为了首要任务.研究以秦岭北麓长势好、生物量大的石生匍匐型藓种羽枝青藓为研究材料,考虑沼泽红假单胞菌浓度(高浓度24 mL/L,低浓度12 ml/L,不添加)和小球藻浓度(高浓度250 mL/L,低浓度125 mL/L,不添加)开展双因素完全试验,观测人工气候箱条件下羽枝青藓的盖度、新发芽数和新发芽茎长,探究沼泽红假单胞菌和小球藻对羽枝青藓的作用效果、最适浓度及组合,为提高羽枝青藓扩繁效率提供科学依据.结果显示,(1)只添加低浓度沼泽红假单胞菌的处理羽枝青藓生长状况最优,相比于对照处理(不添加沼泽红假单胞菌和小球藻),可将盖度提高14.3％,新发芽数增加61.2％,新发芽茎长增长34.0％;(2)沼泽红假单胞菌浓度对羽枝青藓的盖度、新发芽数和新发芽茎长均有显著影响;(3)小球藻浓度对羽枝青藓各项生长指标均无显著影响,其与沼泽红假单胞菌的交互作用对羽枝青藓盖度有显著影响.研究表明,沼泽红假单胞菌对羽枝青藓的生长发育具有显著促进作用,在后期石生苔藓结皮种源扩繁实践中应加以考虑和借鉴.

探究不同恢复年限对于露天煤矿植被群落变化和植物个体生长的影响,进一步加强生态环境保护与生态修复治理措施.以内蒙古高寒露天煤矿排土场恢复4年(2018-2021年)的植物群落为研究对象,采用样方调查方法,对样地内植物群落进行调查,设置草本样方(1 m×1 m)和灌木样方(5 m×5 m),记录植物物种组成、高度及盖度等指标,计算Shannon-Wiener多样性指数、Simpon指数、Pielou均匀度指数和物种重要值.探讨不同的恢复年限植物群落变化特征和优势植物的养分吸收,为矿区人工植被恢复提供科学依据.结果表明:(1)矿区排土场植物群落物种数、生物量和群落多样性均随着恢复年限的增加而显著增加.总物种数从恢复第1年的16种增加到恢复第4年的31种,主要是由于非人工种植植物从6种增加到19种导致,特别是在恢复第2年增加显著,然后趋于平稳,这说明恢复第2年是物种增加关键的时期;(2)随着恢复年限的增加,生物量和多样性指数显著增加;矿区植被优势物种多以禾本科披碱草(Elymus dahuricus)、无芒雀麦(Bromus inermis);豆科植物苜蓿(Medicago sati-va)、草木樨(Melilotus officinalis)、沙打旺(Astragalus adsurgens)、锦鸡儿(Caragana sinica);菊科植物大籽蒿(Artemisia sieversiana);十字花科油菜(Brassica napus)和胡颓子科沙棘(Hippophae rhamnoides)为主.(3)比较不同优势植物叶片、茎和根的氮(N)、磷(P)和钾(K)含量发现,草本优势种中菊科和豆科植物显著高于禾本科植物.灌木优势种中沙棘茎的N含量和P含量显著高于锦鸡儿.研究认为,在排土场植被恢复初期(4年)的物种选择上,豆科植物和菊科植物是草本植物首选的先锋物种,另外,沙棘是灌木首选的物种.

最近连续三届世界生态恢复大会都将矿山生态系统列为大会交流的主题之一.为了解矿山生态修复的最新进展,本文采用文献分析方法和统计分析法,全面对比了这三届大会的论文和报告,包括参会国家、主要机构、热点矿区、修复要素、矿山类型、修复技术等.在此基础上,归纳了新开发的生态修复技术,包括植被恢复、土壤修复和景观恢复等新技术;总结了当前的研究热点,主要有复垦的土壤和修复的植物之间相互作用的机理、矿山生态修复的监测新技术、本土物种保持、污染土壤修复新技术、应对全球气候变化的矿山生态修复新思维和矿山生态系统服务价值等;介绍了会议提出的新观点,如自然恢复和人工恢复选择的新标准、矿山生态恢复力新理论、新型矿山生态系统及其设计等.最后对未来研究趋势进行了预测.

植被恢复是矿区进行生态修复的有效途径,但对于人工恢复植被生态过程的理解却非常有限.本研究基于2010和2015年对安太堡露天煤矿复垦土地1 hm2刺槐(Robinia pseudoacacia)+榆树(Ulmus pumila)+臭椿(Ailanthus altissima)混交林动态监测样地的两次调查数据,从物种组成、数量特征、径级结构等方面分析了人工植被5年间群落的动态特征.结果表明:群落的物种组成变化不大,1个树种因死亡而消失,新增1个树种;刺槐的重要值大幅下降,而榆树的重要值增长较快,群落优势种由刺槐变为榆树;样地中树木胸径(DBH)≥1 cm的独立个体数由2125株增至3531株,其中死亡768株,新增2174株;每年死亡率和增补率分别为8.97％和19.13％;死亡量最大的树种是刺槐,增补量最大的是榆树;群落总的胸高断面积由6.92 m2·hm-2增至8.63 m2·hm-2,其中刺槐的损失量和新增量均最大;树木的胸径年平均生长速率随着径级的增加呈增加的趋势;群落整体的径级结构没有发生较大变化,小径级个体死亡量较大,大径级个体死亡量较小;不同树种死亡个体的径级分布基本类似于2010年该树种的径级分布;3个主要树种的种群大小变化率都超过5％,均属于快速变动的种群,其中以刺槐的降幅最大(-10.36％),榆树的增幅最大(39.39％).

为了解泥石流频发流域物源区坡面的植被特征和物种多样性, 以蒋家沟流域沟谷南坡、北坡坡面为研究对象, 对不同坡位植被群落的结构特征和数量组成进行样方调查, 统计分析不同坡位群落的物种组成、重要值、物种多样性、地上地下生物量, 并将地上地下生物量与多样性指数进行相关性分析.调查样地共发现植物49种, 其中北坡33种、南坡23种, 以草本植物为主, 各坡位物种组成、重要值之间存在显著差异, 主要受到演替初期先锋性草本植物的影响;扭黄茅、拟金茅、荩草、田菁的重要值相对较大, 它们对泥石流频发流域物源区有较强的适应能力, 为该地区的常见物种, 可作为后期生态修复中的主要配置物种.不同坡位的群落特征和物种多样性存在差异, 沟谷南坡ShannonWiener多样性指数表现为稳定区 (2.311)＞失稳区 (2.161)＞堆积区 (2.036), 北坡则表现为堆积区 (2.626)＞稳定区 (1.338)＞失稳区 (1.057).生物量表现为稳定区＞失稳区＞堆积区, 总体则为北坡高于南坡.基于以上结果, 认为在泥石流频发流域物源区坡面植被自然恢复过程中, 应加强对坡面失稳区的防治与保护, 对堆积区进行合理整治, 后期可通过人工引种乡土乔灌植物丰富物种组成, 促进植被恢复和植物群落垂直结构的发展.