《Wetlands Ecology and Management》：Floristic quality improves following restoration at two drained peatlands
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泥炭地在全球生态系统中至关重要，其植被驱动着泥炭形成和水文调节等关键生态系统服务。由于排水泥炭地已丧失这些功能，恢复工作至关重要，但对于在应用针对性恢复技术后，植物区系组成——这一泥炭地生态系统健康的主要指标——能否快速恢复到参照水平，目前认知有限。研究人员评
泥炭地在全球生态系统中至关重要，其植被驱动着泥炭形成和水文调节等关键生态系统服务。由于排水泥炭地已丧失这些功能，恢复工作至关重要，但对于在应用针对性恢复技术后，植物区系组成——这一泥炭地生态系统健康的主要指标——能否快速恢复到参照水平，目前认知有限。研究人员评估了明尼苏达州北部两个先前被排水的酸性泥炭地场地（北Field和南Field）的植被恢复效果，在这些场地应用了苔藓层转移技术（MLTT）以加速泥炭地物种的重建和泥炭地功能的恢复。在通过堵塞排水沟提高水位、场地平整以及实施MLTT后，北Field和南Field场地的植物群落均在五年内从以高地物种为主迅速转变为以湿地物种为主的植物组合。非度量多维尺度分析（NMDS）和置换多元方差分析（PERMANOVA）显示了显著的时间变化，植物群落与43个区域参照湿地的相似性从最初的低于5%上升到2022年监测结束时的9%至15%。平均保守系数值（C值）在北Field从2.0增加到4.3，在南Field从3.5增加到5.5，表明广适性高地植物物种被对泥炭地保真度更高的分类群所取代。非本地植物的覆盖率在早期达到峰值，约五年后下降，但在除草剂处理停止后略有增加。这些结果表明，再湿润结合MLTT可以提升植物区系质量，但与参照泥炭地的组成趋同仍然缓慢，且在每个场地内存在空间变异性。
研究背景与科学问题
泥炭地是全球重要的生态系统，其植被驱动着泥炭形成和水文调节等关键生态系统服务。然而，历史上为了农业、资源开采等目的对泥炭地进行排水，导致其水文功能丧失、碳汇能力下降以及特有植物群落退化。尽管再湿润和植被恢复被认为是重建泥炭地功能的关键手段，但对于在应用特定恢复技术后，作为泥炭地生态系统健康首要指标的植物区系组成能否快速向参照状态趋同，学界仍缺乏深入理解。特别是，针对酸性排水泥炭地，如何有效促进高保真度泥炭地物种的重新定殖并抑制入侵物种，是当前恢复生态学面临的重要挑战。为此，本研究旨在评估在美国明尼苏达州北部两个历史上被排水且土地利用强度不同的酸性泥炭地场地（北Field 153公顷和南Field 59公顷）进行恢复后，植物群落的长期演替轨迹。
研究方法与技术路线
研究人员采用了一套综合性的恢复与监测方案。首先，在恢复初期通过堵塞排水沟（drain blocking）以提高地下水位，并进行场地平整（site leveling）以恢复目标高程和浅水层。随后，应用了苔藓层转移技术（MLTT），即从附近参照泥炭地采集含有根系、种子和孢子的供体泥炭，均匀撒播于整个场地并用秸秆覆盖以保湿。在MLTT实施前，使用了草甘膦除草剂（glyphosate herbicide）抑制入侵物种，并在恢复后的前五年持续进行靶向除草管理。为评估恢复效果，研究人员在两个场地建立了永久性植被监测样方（北Field 35个，南Field 13个），参照明尼苏达生物调查（MBS）协议，在每年7月中旬至8月底对所有维管植物和苔藓进行物种鉴定和盖度估算。研究还纳入了来自明尼苏达生物调查数据库和Sax-Zim沼泽之友组织的43个区域参照湿地数据进行比较分析。在数据分析上，采用了非度量多维尺度分析（NMDS）和置换多元方差分析（PERMANOVA）来可视化并检验群落组成的时间变化，同时计算了平均保守系数值（mean C-value）和湿地指示种比例等植物区系质量指标。
研究结果
物种丰富度模式
在整个监测期内（北Field 2004-2022年，南Field 2009-2022年），研究人员在两个恢复场地共记录了220种维管植物。北Field的物种丰富度从2004年的42种增加到2021年的89种，而南Field则相对稳定，在51至68种之间波动。相比之下，43个参照湿地的物种丰富度范围为7至59种，均值为22种，表明恢复场地的物种数量普遍高于大多数参照湿地。
优势物种转变
北Field在恢复初期（2004年）由非本地的大麻叶蝙蝠花、翦股颖和野草莓等兼性或旱生植物主导。到2022年，优势地位已被加拿大拂子茅、绣线菊和毛苔草等专性湿地物种取代。南Field也呈现类似趋势，从早期的翦股颖和大麻叶蝙蝠花优势，转变为由泥炭藓属、加拿大拂子茅和沼桦等高保真度泥炭地物种主导。
群落组成的时间变化
NMDS排序和PERMANOVA分析显示，北Field在早期监测年份（2004-2010年）间群落组成存在显著差异，与参照湿地的相似性从2004年的约1%缓慢上升至2010年的约5%，并在2021年达到约9%的峰值。但后续轨迹出现分异，部分样方向参照条件趋同，另一些则趋于相异。南Field的群落变化更为渐进，与参照湿地的相似性从2009年的约3%持续增加，至2021年和2022年达到约15%。值得注意的是，参照湿地组间的平均相似性仅为30%至35%，表明即使未受严重干扰的泥炭地本身也存在显著的组成异质性。
群落类型分布
在整个监测期间，恢复场地共识别出六种植物群落类型，其中湿草甸及其蓝荠亚型占据绝对主导地位。相比之下，参照湿地主要由贫营养沼泽、富营养沼泽和泥炭地沼泽群落构成，与恢复场地的群落类型分布差异巨大。
植物区系质量与非本地种动态
北Field的平均C值从初始的2.0上升至2019和2021年的4.3，随后在2022年因非本地种增加而略降至4.0。南Field的平均C值则从3.5稳步提升至2022年的5.5。参照湿地的平均C值范围为5.1至8.6，仍高于恢复场地。非本地植物盖度在两个场地均表现为早期峰值，约五年后下降，但在停止除草剂处理后出现轻微反弹。所有参照湿地均未记录到非本地种。
讨论与结论
研究人员在讨论中指出，长期的监测证实了水文恢复结合MLTT能够有效地将排水泥炭地导向湿地主导的植被状态。尽管植物区系质量得到显著提升，但恢复场地的物种组成与高度完整的参照泥炭地之间仍存在较大差距，相似性仅维持在9%至15%。这种缓慢的趋同速度可能与场地特异性条件有关，例如北Field受高速公路阻隔导致侧向水流受限，可能延缓了其向泥炭地典型群落的演替。此外，恢复场地目前主要以湿草甸群落为主，而非泥炭沼泽或贫营养沼泽，但这并不意味着恢复失败，因为湿草甸同样具备重要的碳汇和栖息地功能。研究人员强调，功能性基准（如泥炭积累、水文功能）可能比严格的物种匹配更适合用于衡量恢复成功与否。
研究结论部分指出：对北Field和南Field的长期监测表明，水文恢复结合MLTT可以促进先前排水泥炭地的植被恢复。在14年和19年的监测期内，观察到两个恢复场地都转向了湿地主导的植物群落，植物区系质量得到改善，非本地物种数量下降。然而，恢复场地的植物群落仍与参照泥炭地存在明显差异。两个场地恢复轨迹的差异表明，恢复结果受到场地特定条件的影响，因此应使用多个互补指标（例如地下水位位置、水化学、碳汇强度）进行评估，而不仅仅是组成相似性。研究人员充分认识到，植物区系质量的改善仅是泥炭地恢复的一个方面。对植被及其他泥炭地属性的持续监测对于评估长期恢复成效和为恢复场地的适应性管理提供信息至关重要。最后，研究人员承认本研究的一个主要局限是没有评估水化学特征或其他功能，如碳汇强度，而这些本可以为恢复成功的评估提供更全面的评价。
