直接播种技术为昆士兰东南部的一家运营中的砂矿实现了复垦目标：案例研究

《Ecological Economics》：Direct Seeding achieves rehabilitation objectives for an operational sand mine in Southeast Queensland: A case study

本研究在昆士兰东南部运营沙矿进行直接播种试验，比较了本土植被恢复与牧场建立的成效。结果显示，直接播种在满足PRCP要求的600株/公顷的 canopy tree密度目标时，成本仅为管状苗种植的70%，且能支持更高的物种多样性。草类恢复因土壤性质和杂草竞争受限，需加强预处理和动态管理。研究证实直接播种在生态与经济层面均优于传统方法，但需结合精准的土壤工程和持续杂草防控。

　　直接播种作为一种生态修复方法，在澳大利亚的农业和采矿领域已被广泛采用，但在其他一些生态修复场景中，尤其是在昆士兰，其应用仍然受到一定限制。这种限制主要源于对直接播种方法在早期试验中表现不一致的担忧，包括不适宜的场地条件、缺乏后续的杂草管理、种子活力不足以及缺乏区域性指导。然而，随着对生态修复需求的增加，直接播种方法因其成本效益和生态适应性，正逐渐被视为一种有前景的替代方案。

本研究在昆士兰东南部的一个正在运营的沙矿地进行了直接播种试验，重点评估其在矿场修复中的有效性，特别是在满足昆士兰“渐进修复与关闭计划”（PRCP）要求方面的表现。研究区域的土壤类型主要为硅质或钙质沙土（rudosols和tenosols）、podosols以及organosols，这些土壤条件对种子的萌发和幼苗的生长提出了挑战。此外，该区域历史上曾用于放牧和林业，目前超过一半的区域属于高度扰动的植被，而剩余部分则代表了四种不同的区域生态系统。

研究在两个具有不同土地使用历史的地点进行了直接播种试验，分别应用了包含10种本地木本植物和5种本地草种的种子混合物。其中，木本植物包括主要和次要的考拉食物树（如桉树和柯里姆比亚属植物），而草种则包括多种本地草种。此外，还使用了一种非本地的牧草混合物用于牧场试验点。在试验过程中，研究团队采取了一系列措施，包括地形重建、土壤处理和定期的杂草控制，以优化种子的萌发和幼苗的生长环境。

试验结果显示，直接播种在两个地点均取得了一定成效。在“本地植被”试验点，树冠层的植物密度显著超过了PRCP的最低要求（5200 vs. 600株/公顷），并且关键的考拉食物树也超过了各自的基准值。然而，本地草种的建立情况则不如预期，这可能与种子休眠限制、特定土壤特性以及与外来物种的竞争有关。相比之下，在“牧场”试验点， Rhodes草（Chloris gayana）的主导地位显著抑制了本地植物的招募，凸显了在矿场修复过程中，针对性的杂草管理的重要性。

从经济角度来看，直接播种方法比容器种植方法更具成本效益，大约节省了30%的成本，同时支持了更高的物种和结构多样性。这一发现表明，当直接播种与适当的场地准备和管理相结合时，它是一种可扩展、经济可行且生态稳健的矿场景观修复策略。然而，研究也指出了该方法在实际应用中面临的挑战，包括种子来源、种子收集和散布方法的优化，以及环境因素如温度、降雨、侵蚀和外来物种竞争的应对策略。

在试验过程中，研究团队采用了多种统计分析方法，包括广义线性模型（GLM）和协方差分析（ANCOVA），以评估不同种子混合物在不同试验点的萌发和植被结构差异。研究还分析了非本地植物的高度对直接播种结果的影响，发现非本地植物在牧场试验点表现出更高的生长速度，这可能抑制本地植物的生长。此外，非本地植物的生长趋势在12个月和36个月的监测中均显示出显著增加，进一步强调了早期植被建立阶段对杂草控制的重要性。

研究还探讨了直接播种方法在本地草种建立中的生态复杂性。一些草种，如Themeda triandra和Dichanthium sericeum，表现出较低的密度和有限的持续性，这可能与种子休眠机制有关，需要特定的环境触发因素如火灾、温度波动或季节性降雨来打破休眠并启动萌发。因此，针对这些草种的休眠打破处理，如机械刻划或化学刺激，可能有助于提高萌发率。此外，试验期间的环境条件变化可能限制了某些草种的萌发窗口，这提示在修复项目中，长期的监测和适应性管理对于评估本地草种的建立和持续性至关重要。

在土壤处理方面，研究发现虽然坡度对植被建立的影响较小，但表面处理措施如交叉翻耕和浅沟建造对改善水分渗透、减少地表径流和促进根系生长起到了重要作用。这些措施在沙质土壤中尤为重要，因为沙质土壤通常具有较低的持水能力。因此，土壤处理和工程措施在直接播种方法的成功实施中扮演了关键角色。

经济分析表明，直接播种方法在实现树冠层植物密度目标方面具有显著优势，能够以较低的成本实现较高的植被密度。然而，这种高密度也意味着在植物建立后可能需要进行适当的修剪或管理，以防止过度拥挤并确保长期的结构和生态功能。此外，某些草种表现出较差的建立情况，这提示在设计种子混合物时，需要更深入地了解不同物种的生态需求，并根据这些需求进行调整。

尽管本研究在单一矿场试验点取得了一定成果，但其结果的普遍适用性仍受到一定限制。由于研究仅在一个地点进行，缺乏重复试验，因此其结论可能无法完全推广到其他区域或土壤类型。此外，植被表现仅在两个早期时间点（12个月和36个月）进行了评估，未能涵盖更长期的物种持续性和生态功能变化。因此，未来的研究需要扩展到更多不同的生态区域和土壤类型，并进行更长时间的监测，以全面评估直接播种方法的长期效果。

研究还提出了未来研究和应用的方向，包括在昆士兰不同生态区域进行直接播种试验，以发展区域性的最佳实践指南；进行5到10年的长期生态监测，以评估植被群落的组成和演替稳定性；进行直接播种与传统植被恢复方法的详细成本比较，以支持更精确的成本效益分析；探索种子处理技术、种子涂层和替代播种方法，以提高对具有休眠机制或对环境变化敏感的物种的萌发可靠性；与监管机构合作，将直接播种纳入PRCP政策框架，以促进其应用并标准化预期结果；以及开发适应性强、成本有效的杂草管理策略，特别是在植被建立的早期阶段。

总体而言，本研究为直接播种方法在矿场生态修复中的应用提供了重要的实证支持。通过结合适当的场地准备和适应性管理，直接播种不仅能够满足监管要求，还能够提供生态和经济上的双重优势。然而，为了进一步推广和优化这一方法，还需要更多的研究和实践探索，特别是在不同环境条件下的适应性调整和长期生态效果的评估。这些努力将有助于实现更广泛的生态修复目标，并推动直接播种方法在昆士兰乃至更广泛的区域内的应用。