《Basic and Applied Ecology》:Divergent successional trends of birds and plants across six years of
Typha paludiculture
编辑推荐:
沼泽栽培(paludiculture)为重新湿润的、先前已排水的泥炭地提供了一种替代性土地利用方式,能够在维持生产性利用的同时减少温室气体(GHG)排放。为应对气候与生物多样性双重危机,研究沼泽栽培的生物多样性影响至关重要。研究人员选取了一处10公顷的沼泽(f
沼泽栽培(paludiculture)为重新湿润的、先前已排水的泥炭地提供了一种替代性土地利用方式,能够在维持生产性利用的同时减少温室气体(GHG)排放。为应对气候与生物多样性双重危机,研究沼泽栽培的生物多样性影响至关重要。研究人员选取了一处10公顷的沼泽(fen)试验点,该试验点由已排水的草地转变为香蒲(Typha)种植型沼泽栽培,种植了狭叶香蒲(Typha angustifolia,Narrow-leaved cattail)和宽叶香蒲(T. latifolia,Broadleaf cattail),且大多数年份在冬季进行收割。研究人员在80个永久样方进行了植被调查,并在整个试验点进行了繁殖鸟类调查,两者均从2020年试验点建立后开始,持续六年。研究人员评估了研究期间植物物种组成的变化,并将鸟类物种与该区域其他重新湿润的泥炭地进行了比较。植被随时间呈现出向香蒲日益占优势的明显转变,偏好高植被的繁殖鸟类对数也随之增加。然而,尽管植被高度增加且试验点管理以优化香蒲生长,偏好开阔生境的物种并未减少,试验点仍保持足够的异质性以支持多种鸟类。试验点的鸟类物种组成似乎与该区域其他重新湿润的泥炭地不同,尽管典型的泥炭沼泽物种持续在该地繁殖。研究结果提供了一个鸟类种群与沼泽栽培共存并繁荣的实例。
欧洲的泥炭地因长期排水用于农业、林业和采掘,导致温室气体高排放并严重威胁泥炭地生物多样性。沼泽栽培(paludiculture)作为湿泥炭地的生产性利用方式,既可能减少温室气体排放,又有望支持泥炭地物种,但现有关于种植型沼泽栽培中植被和鸟类长期演替的数据极为有限。此前仅有的两项香蒲(Typha)沼泽栽培鸟类研究均为短期(≤2年)且样地小于1公顷,长期群落动态尚不明确。为此,Hanna Rae Martens等研究人员对德国东北部一处10公顷的香蒲种植型沼泽栽培试验点进行了六年(2020—2025)连续监测。该试验点原为排水泥炭地上的牧场,2019年种植狭叶香蒲和宽叶香蒲,2020年起每年多数年份冬季收割。研究目标是揭示植被和繁殖鸟类随时间的演替轨迹,检验植被高度和香蒲盖度增加是否会使鸟类从开阔生境偏好物种转向高植被偏好物种,并将后期鸟类群落与区域年均水位0—35 cm的再湿润泥炭地进行比较。结果表明,植被向香蒲优势显著演替,繁殖鸟类总数和物种丰富度均增加,偏好高植被和开阔水域的鸟类增多,但开阔生境偏好物种未减少,样地保持异质性。鸟类物种组成虽与区域其他再湿润泥炭地不同,但仍可持续支持泥炭地典型物种和濒危物种。这一案例证明,即便有冬季收割制度,香蒲沼泽栽培仍能与一个繁荣且多样化的繁殖鸟类群落共存,为同时应对气候与生物多样性危机提供了实证依据。论文发表在《Basic and Applied Ecology》上。
关键技术方法:研究人员在样地内随机设置80个永久样方(1 m × 4 m),每年7月记录维管植物种类、香蒲属和芦苇(Phragmites australis)盖度及植被高度;采用三个自动水位记录仪(ElliTrack-D)逐时监测水位,并用差分GPS测量样方高程以计算水位。繁殖鸟类调查采用领域制图法,每年春季(3月底至7月初)进行6—7次日出和日落时段调查。区域比较数据来自Herold(2015)在2007—2009年调查的21处再湿润泥炭地。统计方法包括线性混合效应模型、有序beta回归、非度量多维尺度分析(NMDS)等。
### 水位变化
通过三个自动水位记录仪的连续监测和线性模型比较,研究人员发现六年中年均水位在土壤表面以上0—20 cm范围内波动,整体保持相对稳定,未出现长期显著变化趋势。
### 植被高度与盖度变化
基于80个永久样方的年度植被调查和线性混合效应模型,平均植被高度逐年增加,其中2024年(+28 cm)和2025年(+51 cm)较2021年的113 cm显著增高(p < 0.001)。香蒲属平均盖度从2020年的4%快速增至2021年的15%,2024年达到36%,但自2023年后不再显著增加。芦苇盖度从2021年的0.1%逐年显著增至2025年的4%,且存在个别样方接近100%覆盖的情况。
### 植物物种组成变化
通过NMDS排序分析(Bray-Curtis距离,stress = 0.17),时间对植物物种组成有显著影响(r
2 = 0.72,p = 0.001)。2020年样方中最常见的物种为匍匐毛茛(Ranunculus repens)、节节灯心草(Juncus articulatus)、匍匐翦股颖(Agrostis stolonifera)和浮甜茅(Glyceria fluitans),到2025年则转变为香蒲属占优势。同时,各样方在2024—2025年的物种组成趋于一致,表明群落逐渐均质化。
### 鸟类群落变化
通过领域制图法数据和广义线性模型分析,繁殖鸟类总对数从2020—2021年的18对增至2025年的66对,其中偏好高植被(p < 0.001)和开阔水域(p = 0.001)的物种对数显著增加,但偏好开阔生境的物种无显著变化。物种丰富度从11种增至19种,上升显著(p = 0.02),但变化与栖息地偏好无显著关联。NMDS比较显示,试验点鸟类物种组成与区域其他再湿润泥炭地不同,但总体轨迹趋向于“再湿润且年均水位>35 cm”的样地组。
讨论部分指出,植被变化符合预期,但鸟类群落并未完全从开阔生境物种转向高植被偏好物种,这得益于样地内部微地形和水深差异带来的生境异质性。收割事件和周边景观背景也可能影响鸟类组成。该试验点面积较小且被排水泥炭地包围,因此与区域再湿润泥炭地的鸟类组成存在差异;一些区域常见指示种如扇尾沙锥(Gallinago gallinago)、蝗莺(Locustella naevia)、花田鸡(Porzana porzana)和大麻鳽(Botaurus stellaris)的缺失,可能与植被过密、样地面积小及缺乏邻近再湿润泥炭地有关。同时,典型的芦苇床物种如苇鹀(Emberiza schoeniclus)、大苇莺(Acrocephalus arundinaceus)和芦苇莺(Acrocephalus scirpaceus)的繁殖对数稳步增加,须苇莺(Locustella luscinioides)也随香蒲建立而增多;白眉鸭(Spatula querquedula)、凤头麦鸡(Vanellus vanellus)、草地鹨(Anthus pratensis)和草原石?(Saxicola rubetra)等受威胁物种定期在此繁殖。研究结论可译为:该案例研究为“不断增长的繁殖鸟类群落与种植型沼泽栽培共存”提供了一个实例。虽然植被响应符合预期,向香蒲优势转变,但鸟类群落的多样性增加,并继续反映多种栖息地偏好。此外,繁殖鸟类群落在物种组成上没有明显的模式,且与该区域其他再湿润泥炭地相比仍存在差异。这项工作证明,即使是有收割制度的场所,也能为独特的濒危鸟类和泥炭地典型鸟类群落提供栖息地;同时表明,香蒲可以在保持样地异质性和物种多样性的情况下作为农作物种植。