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干熱河谷區(qū)薩王納植被恢復(fù)抉擇：自然與人工恢復(fù)的長期較量
生態(tài)系統(tǒng)退化導(dǎo)致的生物多樣性銳減、碳匯功能減弱及水土流失等問題，已成為全球性重大挑戰(zhàn)。如何通過自然恢復(fù)和人工恢復(fù)措施實(shí)現(xiàn)退化生態(tài)系統(tǒng)功能重建，成為當(dāng)前研究的焦點(diǎn)。我國西南干熱河谷因長期高溫少雨的獨(dú)特氣候，生態(tài)退化風(fēng)險(xiǎn)突出，屬典型脆弱區(qū)。近年來，氣候變化疊加過度放牧等人為活動的加劇，導(dǎo)致薩王納植被(稀樹灌木草叢，Savanna)功能受損、土地退化等問題。盡管自然與人工恢復(fù)對植被和土壤的短期改良效應(yīng)已得到廣泛研究，但針對退化薩王納生態(tài)系統(tǒng)長期恢復(fù)效應(yīng)的研究還相當(dāng)薄弱。
中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園(以下簡稱“版納植物園”)研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合多家單位，在金沙江干熱河谷區(qū)三個海拔梯度上分別設(shè)置了不同處理，包括人工恢復(fù)的臺灣相思林、銀合歡林，以及自然恢復(fù)的圍封林，并以原生的自然林和退化林為對照，系統(tǒng)研究了不同恢復(fù)措施實(shí)施10年后的生態(tài)效應(yīng)。
研究發(fā)現(xiàn)，退化林因持續(xù)放牧導(dǎo)致草本群落的生物量降低，但物種多樣性有所提高。長期圍封措施顯著提高了林下草本群落的高度、蓋度、多樣性指數(shù)和生物量，并促使優(yōu)勢種從扭黃茅(Heteropogon contortus)向擬金茅(Eulaliopsis binata)轉(zhuǎn)變。人工恢復(fù)措施存在明顯的海拔分異：臺灣相思林增加了低海拔上草本群落蓋度，并提高了所有海拔梯度草本群落的多樣性;銀合歡林雖增加了高海拔上草本群落蓋度，但降低了各海拔上草本群落的多樣性，且促使群落向單優(yōu)勢種群落發(fā)展;兩種人工恢復(fù)方式下草本生物量積累均低于圍封處理。在土壤養(yǎng)分恢復(fù)方面，人工和自然恢復(fù)措施均有效改善土壤水分和養(yǎng)分狀況。人工恢復(fù)更利于硝態(tài)氮積累，自然恢復(fù)則促進(jìn)銨態(tài)氮增加。人工恢復(fù)效果因樹種與海拔的交互而異，中海拔上臺灣相思林對土壤養(yǎng)分積累的促進(jìn)作用更顯著，而在高海拔上銀合歡林對土壤改良更有利。
該研究表明，自然恢復(fù)在不同海拔梯度上對多樣性保護(hù)、生物量固存和土壤養(yǎng)分積累方面均效果顯著，而人工恢復(fù)的效果呈現(xiàn)明顯的海拔依賴性。基于此，研究建議：在干熱河谷區(qū)未來的植被恢復(fù)中優(yōu)先實(shí)施圍封等自然恢復(fù)模式;嚴(yán)格遵循海拔-樹種匹配原則開展人工恢復(fù);建立長期監(jiān)測機(jī)制，評估恢復(fù)措施的可持續(xù)性。研究結(jié)果為干熱河谷區(qū)退化生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)和后續(xù)的森林可持續(xù)管理提供現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)。
植被恢復(fù)的結(jié)果以“Natural regeneration outperforms active restoration in enhancing biodiversity and biomass along an altitudinal gradient in Chinese savanna ecosystems”為題發(fā)表在Integrative Conservation上;土壤生態(tài)的相關(guān)結(jié)果以“干熱河谷區(qū)不同海拔下植被長期恢復(fù)對稀樹灌草叢土壤養(yǎng)分和化學(xué)計(jì)量特征的影響”為題發(fā)表在《植物生態(tài)學(xué)報(bào)》上。版納植物園農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)研究組已畢業(yè)碩士研究生張菡和油脂合成與代謝研究組碩士研究生鄭伯琴為共同第一作者，金艷強(qiáng)副研究員為通訊作者。研究得到云南省基金面上項(xiàng)目和云南省“興滇英才支持計(jì)劃”等項(xiàng)目的資助。感謝版納植物園元江生態(tài)站、中國林科院高原林業(yè)研究所元謀站、中國地質(zhì)調(diào)查局昆明自然資源綜合調(diào)查中心永仁站、云南省氣候中心以及版納植物園公共技術(shù)中心的支持。
圖1不同海拔下五種恢復(fù)方式對稀樹灌草叢群落組成和生物量的變化。NF，自然林;DF，退化林;AC，臺灣相思林;LL，銀合歡林;FR，圍封林。
圖2不同恢復(fù)方式下稀樹灌草叢土壤養(yǎng)分隨海拔和季節(jié)的變化。
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