泥炭地再湿润(rewetted peatlands)结合光伏电站(solar parks)利用较排水集约化草地有利于鸟类多样性提升——来自德国北部的一例研究

《Ecological Solutions and Evidence》:Bird diversity can benefit from rewetted peatlands with solar parks compared to drained grassland use—A case study from northern Germany

【字体: 时间:2026年06月10日 来源:Ecological Solutions and Evidence 2.6

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  摘要:①在泥炭地上架设光伏发电系统(Photovoltaics, PV)被提出可在产生可再生能源的同时通过泥炭地再湿润(rewetting)抑制温室气体排放,但目前尚无研究考察此类新型土地利用方式对生物多样性的响应。②研究人员利用音频记录仪、BirdNet算法

  
摘要:①在泥炭地上架设光伏发电系统(Photovoltaics, PV)被提出可在产生可再生能源的同时通过泥炭地再湿润(rewetting)抑制温室气体排放,但目前尚无研究考察此类新型土地利用方式对生物多样性的响应。②研究人员利用音频记录仪、BirdNet算法及物种特异性置信度阈值,在德国北部一处研究点整个迁飞和繁殖季采集鸟类活动数据,将物种多样性与原土地利用方式——排水集约化利用草地(drained, intensively used grassland)进行比较,以了解其对湿地特化种及具保护价值鸟类类群的影响;采用iNEXT包和非度量多维标度法(Non-metric Multidimensional Scaling, NMDS)评估鸟类多样性。③不同土地利用类型间群落组成存在显著差异,表明该再湿润泥炭地光伏站点有助于景观尺度鸟类多样性;此外该站点栖息有湿地特化种及具保护关注价值的鸟类物种。④实践启示:建于退化泥炭地上并以生物多样性为导向管理的再湿润泥炭地光伏(rewetted peatland PV),有潜力裨益鸟类多样性;但本研究缺乏重复样地,无法分离再湿润与加装光伏板各自的效应,随更多再湿润泥炭地光伏站点建成需开展进一步研究。
论文解读:泥炭地再湿润结合光伏电站利用对鸟类多样性的影响——德国北部案例研究
该研究由Hanna Rae Martens、Juergen Kreyling与Franziska Tanneberger开展,发表于Ecological Solutions and Evidence。全球泥炭地储存巨量碳(约600±100 Pg),但农业排水导致德国约95%泥炭地退化并贡献37%农业源温室气体(Greenhouse Gas, GHG)排放。地面安装光伏电站(solar parks, PV)在德国农用土地占比渐增,近年提出"泥炭地光伏(peatland photovoltaics / rewetted peatland PV)"概念,即在退化泥炭地实施再湿润同时布设光伏面板发电(可结合低强度沼泽农业paludiculture称为PaludiPV),兼顾减排与能源产出。然而集约化农用排水草地导致鸟类种群下降——农药化肥削减食物资源、表土干燥降低猎物可得性、频繁刈割致地面巢卵死亡、植被均质化丧失地面营巢结构。再湿润泥炭地光伏作为新兴土地利用对鸟类多样性影响尚属未知,因此研究人员以原排水集约化草地为参照,评估再湿润泥炭地光伏站点鸟类多样性及群落组成变化。
主要关键技术方法:
研究人员采用空间代时间替换法(space-for-time substitution),选取德国石勒苏益格-荷尔斯泰因州(Schleswig-Holstein)一处渗流沼泽(percolation fen)改建的再湿润泥炭地光伏站点(n=3台录音仪)与相邻两处排水集约化农用泥炭草地(n=2台录音仪)为对照。使用AudioMoth被动声学监测(Passive Acoustic Monitoring, PAM)设备全天录制一个完整迁徙繁殖季鸟鸣,通过BirdNet(v2.4)自动识别鸟种并采用物种特异性置信度阈值优化模型过滤真阳性,经人工校验后建立物种检测数据集。多样性分析采用iNEXT包基于Hill数(q=0物种丰富度Species richness、q=1香农多样性Shannon diversity、q=2辛普森多样性Simpson diversity)进行稀疏与外推比较采样完整性;群落组成采用非度量多维标度(Non-metric Multidimensional Scaling, NMDS)基于Bray-Curtis距离及分析相似性(Analysis of Similarities, ANOSIM, 9999次置换)检验土地利用类型、季节时段与样点位置效应,并用指示种分析(Indicator Species Analysis, p<0.05)判定各生境指示种。
3 RESULTS(结果)
3.1 Community composition(群落组成):
ANOSIM显示土地利用显著改变鸟类物种组成(R=0.20, p=0.02),季节时段亦显著影响组成(R=0.59, p<0.01),样点编号无显著影响(R=0.09, p=0.19),说明布设位置未造成偏差。指示种分析鉴定再湿润泥炭地光伏站点具7个指示种,排水草地具8个指示种,两类生境鸟类群落存在定性差异。
3.2 Species diversity(物种多样性):
物种丰富度(q=0)在排水草地(104.8种)与再湿润泥炭地光伏(105.3种)间无显著差异;但香农多样性(q=1)分别为15.8与19.5种、辛普森多样性(q=2)分别为9.0与11.9种,再湿润泥炭地光伏站点常见种有效数目多约3种、优势种有效数目多约2种,具统计学显著差异。说明虽总物种数相当,再湿润泥炭地光伏生境支持更多常见及优势鸟类类群。
讨论与结论翻译总结:
研究人员假设——再湿润泥炭地光伏因泥炭再湿润并提供结构异质性,相较未再湿润的排水集约化草地会提升总体物种多样性并增加湿地鸟类——大体得到证实。群落组成差异明显,再湿润泥炭地光伏站点出现湿地关联种(如白鹡鸰Motacilla alba、苇鹀Emberiza schoeniclus)及偏好林地/灌丛生境种(如树麻雀Passer montanus、林鹨Anthus trivialis),显示该生境整合多生境特征,提供低干扰湿草地与面板结构微生境。由于无再湿润无光伏对照及多点重复,无法单独剥离再湿润、停止集约化管理或光伏面板结构异质性的各自贡献。作者强调光伏园区应以生物多样性为导向管理(如边界植篱、多样植被结构),且应选址强退化拟再湿润泥炭地而非具高修复潜力的中度排水泥炭地或生态敏感区。随更多站点建成需多时空重复验证。被动声学监测配合物种特异性阈值BirdNet鉴定可有效获取大样本鸟类活动数据,但仍需专家人工校验。
CONCLUSIONS(结论部分原文意译):
研究人员借助音频记录仪与机器学习证明,所研究的再湿润泥炭地光伏站点在农业景观中营造了独特的鸟类栖息地。出现的鸟类关联林地、农地与湿地生态系统,暗示太阳能园区与泥炭再湿润共同影响物种组成。本案例中光伏园区提供低强度湿草地环境附带结构体,较原土地利用惠及部分鸟类类群。鉴于再湿润泥炭地光伏可能支持部分而非全部湿地种,其或可贡献于再湿润泥炭地景观整体生物多样性。
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