恢复的丰富性：德国石膏矿开采后地区的生物多样性恢复

《Restoration Ecology》：Rehabilitated richness: biodiversity recovery in Germany's gypsum post-mining landscapes

矿区复垦后植被多样性显著高于周边未受干扰地区，Rewilding和主动管理措施对提升生物多样性保护价值至关重要。

　　在当前全球范围内，保护自然区域以维护生物多样性已成为一项重要任务。随着欧洲和国际层面对生态系统的重视，那些曾经被开采并废弃的区域正逐渐被视为宝贵的资源。本研究聚焦于德国四个主要矿区的采后区域及其周边景观，对这些区域的植物多样性和结构多样性进行了为期一年的调查。我们通过66条研究样带，覆盖了24个矿区，依据其结构特征和使用状态对样带进行了分类。研究结果表明，经过恢复的采后景观中，维管植物种类的丰富度显著高于未受干扰的周边区域。这一发现强调了这些被破坏的景观对于濒危物种的重要性，同时也突显了德国石膏矿区恢复工作在保护生物多样性方面的潜力。

此外，我们还发现管理措施在这些区域价值形成过程中起着至关重要的作用，特别是在重野化和恢复项目中，这些措施被证明是提升废弃区域自然保护价值的有效手段。重野化指的是让矿区自然恢复，而不进行人工干预，这通常会引导生态系统向更自然的“顶极”状态发展。而恢复则涉及人为管理，例如通过添加肥沃土壤、种植树木和草本植物等方式，来加快生态系统的恢复过程。研究结果表明，重野化相较于恢复，更有利于生物多样性的增长。

本研究的主要目标是探讨德国石膏矿区对维管植物丰富度的影响，并通过分析采后景观的植物种类分布，为未来相关研究提供基础。在德国，石膏开采区域长期以来一直是重要的资源，其开采活动对自然景观产生了深远影响。尽管石膏的化学成分在不同矿区有所差异，导致不同的地质结构，但最常见的石膏类型是“块状”石膏。目前，德国大部分天然石膏来自露天采石场，同时，石膏工业也生产合成石膏，以满足建筑行业的需求。

随着环境法规的收紧以及煤炭发电逐步淘汰，预计到2030年德国将面临石膏短缺的问题。现有的天然石膏储量已经无法满足未来工业和建筑的需求，尤其是当FGD石膏（烟气脱硫石膏）不再生产时。因此，石料和土料行业需要采取适应性策略，如材料流管理、资源回收、寻找替代用途以及通过恢复和重野化利用矿区。这些策略应结合经济和环境因素，以实现气候和生物多样性方面的可持续性。

本研究的背景在于，石膏矿区及其周边景观是独特的生态系统，其裸露的土壤环境在周围通常被封闭植被覆盖的景观中显得尤为突出。特别是在中欧地区，河岸附近的砾石或细粒土壤资源日益减少，这使得石膏矿区成为一些特有物种的最后避难所。许多对竞争能力较弱的植物种类，包括一些濒危物种，依赖于这些开放的环境。因此，石膏矿区的恢复和重野化不仅有助于生态系统的恢复，还为生物多样性的保护提供了重要机会。

研究方法方面，我们对德国的石膏矿区进行了详细的景观和植被调查。研究区域包括下萨克森州、黑森州、图林根州、巴伐利亚州和巴登-符腾堡州，共选取了26个矿区，每个矿区选取了4至5个研究样带。每个样带的长度从50米到300米不等，覆盖了大约11公里的总长度。在每个样带中，我们通过植被调查记录了植物种类的分布情况，并利用GPS技术固定样带，确保数据的准确性。此外，我们还结合遥感图像和样带数据，计算了每种植被类型的面积，并对相似年龄的植被单元进行了调整，以提高数据的可比性。

通过这些样带，我们共记录了657种维管植物和75种苔藓植物。其中，84.6%的维管植物被列为非濒危或未列入德国红名单，而15%的植物具有濒危状态，64种植物被列为近危（脆弱），30种植物被列为第三级濒危（濒危），7种植物被列为第二级濒危（高度濒危）。这些数据表明，采后景观不仅在植物种类数量上具有优势，还为一些稀有物种提供了栖息地。特别是在重野化区域，我们观察到更高的物种丰富度，这与这些区域的自然恢复过程密切相关。

此外，我们还发现，随着采后景观的年龄增长，植物种类的丰富度也随之增加。重野化和恢复区域的植物种类数量在采后15年左右达到峰值，而重野化区域的峰值则稍早于恢复区域，通常在10年后出现。这表明，采后景观的恢复过程是一个动态变化的过程，随着时间推移，物种数量会逐渐增加，直到达到一个相对稳定的水平。这一趋势与经典的“中间干扰假说”相吻合，即中等程度的干扰会带来最高的物种多样性。

研究还表明，景观的结构多样性对植物种类的丰富度具有重要影响。在我们的样带中，结构多样性较高的区域支持了更多的植物种类，这与我们在其他生态系统中观察到的结果一致。例如，在农业区、针叶林区和深海等不同环境中，景观的多样性越高，生物种类的数量也越多。因此，提高采后景观的结构多样性，有助于提升其自然保护价值。

从实践角度来看，重野化和恢复项目对于未来的管理计划具有重要意义。我们建议，对于恢复区域（如农业或林业用途），长期管理计划并非绝对必要，但重野化区域需要长期的管理。此外，我们还建议，每隔3至5年对这些区域进行规律的机械干扰，如使用放牧动物、割灌机或重型耕作机械，以维持景观的多样性。在矿区废弃后，应尽量创造多样化的地形结构，如陡峭的岩壁、浅水区域、碎石堆和石板等，以促进生物多样性的恢复。

研究还指出，矿区的恢复和重野化不仅有助于生态系统的恢复，还为生物多样性的保护提供了重要机会。特别是在德国，由于石膏矿区的分布广泛，这些区域成为保护稀有植物种类的重要场所。因此，未来矿区的规划应将这些区域纳入地方的自然保护和生物多样性战略中，以确保其生态价值得到充分重视。

本研究的发现表明，采后景观的结构多样性对植物种类的丰富度具有显著影响。在我们的样带中，结构多样性较高的区域支持了更多的植物种类，这与我们在其他生态系统中观察到的结果一致。例如，在农业区、针叶林区和深海等不同环境中，景观的多样性越高，生物种类的数量也越多。因此，提高采后景观的结构多样性，有助于提升其自然保护价值。

此外，我们还发现，矿区的恢复和重野化对于不同区域的物种分布具有影响。在重野化区域，我们观察到较高的物种丰富度，而恢复区域则显示出中间水平的物种数量。这一趋势表明，不同的管理措施会对矿区的生态恢复产生不同的影响，因此，未来的矿区管理应根据具体的生态需求进行调整，以确保其自然保护价值的最大化。

最后，本研究的结论是，为了提高矿区的生物多样性，最重要的因素是创造多样化的结构，以形成多种多样的栖息地。这一过程可以在矿区开采结束后进行，但必须与土地所有者达成一致。随着欧盟《自然恢复条例》的实施，所有退化的生态系统都成为实现环境委员会设定目标的机会。石膏矿区的高生物多样性以及其广阔的覆盖面积，使其成为德国自然保护行动的理想目标。为了实现这一目标，企业、立法机构和其他相关利益方需要加强与科学界的沟通，以确保这些区域能够优先用于生物多样性保护。