解析中国不同过往土地利用方式下自然恢复对植被与土壤特性的影响:为生态修复指引方向

【字体: 时间:2025年05月08日 来源:Ecological Engineering 3.9

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  在全球生态环境恶化背景下,为探究不同过往土地利用方式对自然恢复的影响,研究人员对中国 212 项研究进行荟萃分析。结果显示,采矿后自然恢复效果最差,伐木和火烧后较好。该研究为推进植被恢复和可持续发展提供参考。

  随着全球生态环境问题日益严峻,土地退化和生物多样性减少成为棘手难题。在应对这些问题的众多策略中,植被恢复备受关注,中国在这方面也做出诸多努力,森林和草原覆盖率不断提高。然而,大规模植被恢复并非一帆风顺。一方面,它在维持生物多样性、控制水土流失等方面成效显著;另一方面,却也出现了因蒸散量增加导致土壤水分和径流减少等负面效应,这给区域生态系统功能带来了挑战。
同时,植被恢复方式分为被动恢复(自然恢复,依靠生态自身过程,无直接人为干预)和主动恢复(有人为种植干预)。自然恢复虽成本低、能提升生态功能和土壤质量,但存在诸多不确定性,恢复过程易受气候变化、物种入侵等因素干扰,且恢复时间长。而且,过往土地利用方式对自然恢复的影响复杂,不同研究结论存在差异,目前人们对其影响机制的了解并不全面。在这样的背景下,开展一项全面且深入的研究,探究不同过往土地利用方式对自然恢复的影响显得尤为必要。

为此,来自国内的研究人员针对这一问题展开了研究。他们通过对中国 212 项已发表研究中的 2112 个实验数据集进行荟萃分析(Meta-analysis,一种整合多项研究结果的定量分析方法),聚焦于农耕、采矿、火烧、伐木和放牧这五种过往土地利用方式,研究它们在自然恢复过程中对植被和土壤特性的影响,同时评估环境因素(如恢复时长、年均降水量、年均温度、土壤质地和坡度)的作用。

研究人员在开展研究时,主要运用了文献检索和荟萃分析技术。他们利用 Web of Science 和中国知网(CNKI)数据库,检索 2000 - 2024 年间发表的相关文献,获取大量研究数据。之后,运用荟萃分析方法对这些数据进行系统整合与分析,从而得出综合结论。

下面来看具体的研究结果:

  • 不同过往土地利用方式下自然恢复的植被和土壤特性差异:农耕、采矿和火烧后的自然恢复中,土壤容重(BD)和 pH 值超过参考水平;伐木后香农指数比参考水平高 18.27% ;农耕后的植被覆盖度(?10.92% )和皮洛均匀度指数(?4.29% )在不同过往土地利用方式中最接近参考水平;此外,土壤水分(SM,?14.64% )和总氮(TN)也有相应变化。
  • 五种过往土地利用方式对自然恢复过程中植被和土壤特性的影响:研究发现,采矿后的自然恢复在植被和土壤特性恢复方面效果远不如其他土地利用方式。而在不同恢复类型中,当恢复为草地时,伐木的效果最佳,植被覆盖度、多样性、土壤水分和总磷分别比参考水平高 39.06% 、39.25% 、32.08% 和 13.70% ;恢复为灌木地时,火烧效果较好,植物多样性、土壤容重、pH 值和总磷分别比参考水平高 23.16% 、12.69% 、2.85% 和 7.15% ;恢复为森林时,农耕、火烧和伐木后的植被和土壤特性与参考水平相近,伐木后均匀度指数显著提高(17.15% ,p < 0.05)。
  • 环境因素对自然恢复的影响:气候因素(年均降水量和温度)对自然恢复过程中植被和土壤特性的影响仅次于过往土地利用方式。总体上,高温多雨地区多数植被和土壤特性表现更好,但采矿后的恢复区域无明显空间变化。恢复效果在缓坡和质地适中的土壤上更有利,不过当坡度超过 25° 时,火烧和伐木后植物多样性分别提高 18.33% 和 17.57% 。另外,火烧和伐木后,植被和土壤特性在几年内(<5 年)能达到或超过扰动前水平,并在长期(> 30 年)保持稳定。

综合研究结果,该研究得出结论:采矿对土地的干扰强度最大,导致自然恢复在植被和土壤特性恢复方面效果最差;自然恢复最适合伐木和火烧后的土地恢复,在水热条件良好且恢复时间足够长的情况下,也适用于农耕和放牧后的土地恢复,但仅依靠自然恢复难以实现采矿后土地的有效恢复。

这项研究具有重要意义。它通过大量数据和科学分析,清晰地揭示了不同过往土地利用方式对自然恢复的影响,为中国乃至全球的生态修复工作提供了关键依据。研究结果有助于决策者制定更科学合理的植被恢复策略,根据不同的土地利用历史和环境条件选择最合适的恢复方式,从而提高生态恢复的效率和可持续性,推动生态环境朝着更好的方向发展。该研究成果发表在《Ecological Engineering》,为该领域的研究贡献了重要的理论和实践参考。

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