植被与土壤生物群落的反馈调节关系

越来越多的研究表明地上植被和地下土壤生态有着密不可分的联系。地上植被通过根际和凋落物改变土壤理化性质并影响土壤生物群落结构及组成,相反,土壤生物群又通过自身的生理生化过程及行为影响地上植被的多样性。二者通过反馈和负反馈将整个地上与地下生态系统的特异性程度巩固和加强。本文将具体讨论地上植被与土壤生物是如何相互相作用并影响各自的生态特征。     

生态系统退化程度诊断：生态恢复的基础与前提

 生态系统退化程度诊断是进行生态恢复与重建的基础和前提。然而目前的生态系统化程度诊断大多停留在定性的水平,如何对退化生态系统的退化程度进行定量的诊断就成为恢复生态学与生态恢复实践所面临的一个迫切且十分关键的问题。在综述前人研究的基础上,比较系统地论述了生态系统退化程度诊断的一系列问题：绘制了描述生态系统退化程度的概念模型;认为在实践中退化程度诊断的参照系统可以选择相应的受人类或自然干扰程度比较轻的“自然生态系统”;归纳了生态系统退化程度诊断的生物途径、生境途径、生态过程途径、生态系统功能/服务途径、景观途径;把诊断方法分为单途径单因子诊断法、单途径多因子诊断法、多途径综合诊断法;分析了生态系统退化程度诊断的可能指标（体系）;给出了生态系统退化程度诊断的策略与流程,并对生态系统退化程度诊断及生态恢复过程中应注意的事项进行了讨论。建议我国加强典型生态系统退化程度的综合诊断研究。     

森林生态系统微量元素循环及其影响因素

森林生态系统微量元素循环受制于森林中地下部分土壤环境条件和地上部分凋落物周转、穿透雨性质以及林火等重要生态过程.文中重点对森林生态系统地上部分微量元素循环及其影响因素进行了综合评述.文献资料显示,在大多数森林生态系统中,凋落物和穿透雨是保证林木微量元素营养供应和平衡的重要来源,而火烧、环境污染和施肥等也会对一些森林生态系统微量元素循环产生重要影响.凋落物分解的调控机理、全球变化及环境污染对微量元素循环过程的影响、退化生态系统恢复和重建过程中微量元素平衡等应是今后森林生态系统微量元素循环研究的重点.     

中国南方喀斯特石漠化演替过程中土壤理化性质的响应

以中国西南典型喀斯特石漠化生态系统土壤为研究对象,运用野外定点取样和实验室分析检测方法,研究不同等级石漠化环境土壤理化性质特征;运用空间代替时间方法,探讨石漠化演替过程中土壤理化性质的响应及其机制,旨在为中国西南喀斯特森林生态保护和石漠化生态系统恢复重建提供理论支撑。结果表明:1)不同等级石漠化环境土壤理化性质存在显著差异,土壤容重、毛管孔隙度、总孔隙度、田间含水量、毛管含水量、pH值、有机质、水解氮、有效磷和全钾均在不同等级石漠化环境间具有显著差异。但这些指标并不是随着石漠化程度增加而一直退化,而是一个先退化后改善的趋势;2)土壤有机质、氮素、毛管持水量、容重和孔隙度与土壤其它绝大多数理化因子具有明显的相关性,是土壤理化性质的关键因子,在改善土壤理化性质和促进养分循环方面起着关键作用;3)主成分分析也表明,土壤有机质、氮素、钾素、容重、持水状况、孔隙度等是基于土壤理化性质评价石漠化程度的关键指标。作者提出了强度石漠化环境裸岩对土壤养分的聚集效应学说和喀斯特石漠化演替过程中土壤理化性质的响应及其机制。研究结果对中国西南喀斯特森林生态保护和石漠化生态系统恢复重建具有重要的理论意义和实践指导价值。     

高寒草甸退化过程中群落生产力和物种多样性的非线性响应机制研究

为了阐释青藏高原高寒草甸退化的关键生态过程,该研究依托藏北高原草地生态系统研究站(那曲站),设置不同退化梯度实验,即对照、轻度退化、中度退化、重度退化和极度退化5个梯度,探究群落生产力和物种多样性对不同退化强度的响应机制。结果表明:1)随着退化程度不断加剧,地上生物量呈现线性或非线性增加趋势,在重度退化处理下,地上生物量显著高于对照32.3%,其中高山嵩草(Kobresia pygmaea)地上生物量呈非线性下降趋势,而矮火绒草(Leontopodium nanum)地上生物量呈非线性增加趋势;2)与地上生物量的响应模式相反,随着退化程度加剧,地下生物量与总生物量均呈现非线性降低趋势;3)高寒草甸退化过程中,物种辛普森指数、丰富度指数、香农多样性指数和均匀度指数均呈现非线性上升趋势。结构等式方程结果表明,土壤碳含量和体积含水量与地下生物量均呈现显著的正相关关系。土壤碳含量、体积含水量和砾石质量比对地上生物量无显著影响,土壤碳、氮含量与物种多样性指数呈现显著的负相关关系。研究认为地上生产力的变化不能很好地指示草地的退化程度,建议今后研究应以可食性牧草和毒杂草等植物功能群的变化来衡量草地退化。     

Nonlinear responses of productivity and diversity of alpine meadow communities to degradation

为了阐释青藏高原高寒草甸退化的关键生态过程, 该研究依托藏北高原草地生态系统研究站(那曲站), 设置不同退化梯度实验, 即对照、轻度退化、中度退化、重度退化和极度退化5个梯度, 探究群落生产力和物种多样性对不同退化强度的响应机制。结果表明: 1)随着退化程度不断加剧, 地上生物量呈现线性或非线性增加趋势, 在重度退化处理下, 地上生物量显著高于对照32.3%, 其中高山嵩草(Kobresia pygmaea)地上生物量呈非线性下降趋势, 而矮火绒草(Leontopodium nanum)地上生物量呈非线性增加趋势; 2)与地上生物量的响应模式相反, 随着退化程度加剧, 地下生物量与总生物量均呈现非线性降低趋势; 3)高寒草甸退化过程中, 物种辛普森指数、丰富度指数、香农多样性指数和均匀度指数均呈现非线性上升趋势。结构等式方程结果表明, 土壤碳含量和体积含水量与地下生物量均呈现显著的正相关关系。土壤碳含量、体积含水量和砾石质量比对地上生物量无显著影响, 土壤碳、氮含量与物种多样性指数呈现显著的负相关关系。研究认为地上生产力的变化不能很好地指示草地的退化程度, 建议今后研究应以可食性牧草和毒杂草等植物功能群的变化来衡量草地退化。     

贵州喀斯特石漠化地区植物多样性与土壤理化性质

以贵州典型喀斯特石漠化生态系统环境为研究对象,运用野外取样调查和实验室检测分析方法,研究不同等级石漠化环境植物多样性和土壤理化性质特征及其相关性;运用空间替代时间方法,探讨石漠化演替过程中植物多样性和土壤理化性质的响应,旨在为贵州乃至整个中国西南喀斯特森林生态保护和石漠化生态系统恢复重建提供理论支撑。结果表明:1)石漠化环境植物群路组成简单,物种丰富度也很低,且随着石漠化程度增加,植被物种组成呈递减趋势;不同等级石漠化环境植物多样性具有显著差异,均匀度指数变化与石漠化等级演替明显耦合,显示了随石漠化程度增加而减小的变化趋势。2)不同等级石漠化环境土壤理化性质存在显著差异,随着石漠化程度增加,土壤理化性质显示了先退化后改善的响应过程。土壤有机质、氮素、毛管持水量、容重和孔隙度与植物多样性具有明显的相关性,在改善土壤理化性质和促进植物多样性恢复方面起着关键作用。3)主成分分析表明,土壤有机质、氮素、钾素、持水状况、孔隙度和植物多样性均匀度指数等是基于土壤理化性质和植物多样性评价石漠化程度的关键指标。基于上述结果,进一步阐述了石漠化演替过程中植物多样性和土壤理化性质的变化规律和响应机制。研究结果对我国西南喀斯特森林生态保护和石漠化生态系统恢复重建具有一定的理论意义和实践指导价值。     

高寒矮嵩草群落退化演替系列氮、磷生态化学计量学特征

运用历史资料与实地调查相结合的方法,以多元数量统计为手段确定采样地点,以空间尺度代替时间尺度,确定演替系列,以生态化学计量学为基础探讨了高寒矮嵩草草甸退化演替系列氮(N)磷(P)含量及化学计量学特征,发现:1)高寒矮嵩草草甸土壤全量N、P含量随退化演替程度的加深而呈倒"V"字形变化趋势,速效N、P含量随退化程度的加深呈降低趋势,但土壤草甸全量及速效N/P化学计量学特征则呈现降低趋势;2)地上植物N/P化学计量学特征在整个退化演替过程没有明显的差异。说明高寒矮嵩草群落退化改变了土壤中全量及速效N、P的积累和分解速率,打破了土壤系统养分平衡模式,但并没有明显改变植物地上部分整体的N/P化学计量学特征,因此在退化演替过程中植物N/P比为草地退化诊断的惰性指标;土壤N/P化学计量学特征变化同草地退化演替过程具有较好的同步性,其对草地退化演替的敏感性较高,有可能成为未来草地退化诊断的生态指示指标。     

基于BP神经网络的流域生态恢复度计算——以福建长汀朱溪小流域为例

以福建省长汀县朱溪小流域为研究对象,通过野外调查、室内分析以及遥感影像提取相结合的方法获取数据。利用Matlab7.0软件建立BP神经网络生态恢复模型,定量评价退化生态系统的恢复程度。选择土壤理化性质(有机质、全N、全P、全K、容重和p H)、植被结构(植被盖度)、物种多样性指数(Shannon-Wiener指数)和热环境(地表温度)等4个方面的9个指标建立退化生态系统评价体系,并作为生态恢复模型的输入层数据,生态恢复度作为输出层数据。使用Matlab7.0进行数据预处理、样本训练、样本检验并建立生态恢复模型。利用建立的生态恢复模型对整个朱溪小流域生态恢复度进行定量评价。结果表明,生态恢复模型预测结果与流域生态恢复的实际情况基本吻合,利用BP神经网络模型定量评价退化生态系统的恢复程度具有可行性。朱溪小流域内生态恢复程度极低的区域面积仅占0.94%,95.48%区域为中等恢复程度,说明生态保护措施已初见成效;生态恢复程度高的区域面积仅占3.62%,意味着未来仍需加强治理和保护工作。     

森林植被恢复与环境生态因子互作关系研究进展

植被恢复是遏制生态环境恶化、改善脆弱生态系统的有效措施。植被同环境之间的关系极为复杂, 森林植被群落的恢复与重建, 在一定程度上改善了原有生境条件, 而不断被改变的环境生态因子反过来又影响着森林植被群落类型的演变。从土壤、群落、小气候3个方面综述了森林植被恢复与环境生态因子的互作关系, 针对现存问题, 认为今后应将微观的机理研究与宏观的动态研究相结合, 从不同尺度增强对植被退化、土壤、群落、小气候环境等因子互作关系的内在调控机理研究。     

Restoration,soil organisms,and soil processes: emerging approaches

Better understanding of the connection between aboveground plant communities and belowground soil organisms and processes has led to an explosion in recent research on the applications of this link to the field of ecological restoration. Research is only beginning to have the capacity to link soil organisms and specific ecosystem functions. Establishing general ecological principles of the role microbial communities have during ecological restoration is also still in its infancy. As such, the literature is at a critical point to generate a Special Feature that brings together novel approaches of linking soil and restoration to promote more regular inclusion and consideration of soil organisms and soil‐based processes in ecological restoration. In this special feature, we bring together nine research articles from different ecosystems that study the relationship between restoration activities, soil microbial communities, and soil properties. From these research articles, we describe two primary themes: (1) research on the impacts of ecosystem‐specific restoration activities on soil organisms and processes and (2) research testing methods of soil manipulation to improve restoration outcomes. We hope to inspire readers and restoration practitioners to consider soil microbes and soil processes in their research, restoration projects, and world views.     

重点脆弱生态区生态恢复的综合效益评估

全球变化和人类活动的剧烈影响导致对人类福祉至关重要的生态系统功能和服务的改变,生态系统退化已成为全球面临的严重问题之一。综合评价生态恢复效益是目前衡量恢复工程实施效果的重要途径。以中国重点脆弱生态区为研究对象,选取产水、土壤保持、食物供给、固碳4项服务,构建研究区生态恢复综合效益评估指标体系,并通过Welch T方法检验恢复显著和不显著区生态系统服务指标,对比分析研究区生态恢复综合效益的变化情况。结果表明:2000年到2015年,生态恢复工程的实施使脆弱区生态系统服务整体增长20.86%;综合效益由波动变化转为稳定,并稳定在其均值0.55附近,其中喀斯特区综合效益最高,达0.75以上;生态系统类型变化主要是农田、森林、草地和聚落生态系统之间的转移,森林和草地生态系统的增加使得生态系统服务水平升高;T检验的结果表明生态恢复带来综合效益的改善和生态系统服务能力的提高。     

生态恢复中生态系统服务的演变:趋势、过程与评估

经过10余年的发展,生态系统服务已经成为生态恢复研究关注的前沿和热点。生态恢复改变了生态系统格局与过程,对生态系统服务的产生和提供具有重要影响。但是目前对于生态系统服务在生态恢复过程中的演化仍缺少系统性研究。对国内外相关研究的最新成果进行综述,总结了生态系统服务评估中框架的构建和方法的选择(参数转移法、系统模型法和定量指标法),介绍了生态恢复对生态系统服务的促进作用、生态系统服务的演变过程以及不同生态系统服务间的协同与权衡关系,分析了社会经济因素对生态恢复和生态系统服务维持的影响。最后结合我国生态恢复实践,提出未来生态恢复和生态系统服务研究可以从深化作用机制研究、推动服务评估创新、增强研究成果应用3方面深化和拓展。     

景观生态恢复与重建是区域生态安全格局构建的关键途径

生态恢复与重建是跨尺度、多等级的问题,其主要表现层次应是生态系统（生物群落）、景观,甚至区域,而不能仅仅局限于生态系统。景观的恢复与重建是针对景观退化而言,景观退化从表现形式上可分为景观结构退化与景观功能退化。景观结构退化即景观破碎化,是指景观中各生态系统之间的各种功能联系断裂或连接度(connectivity)减少的现象;而鲜受重视的景观聚集（aggregation）在很多情况下同样具有造成景观退化的负面效应。景观功能退化是指与前一状态相比,由于景观异质性的改变导致景观的稳定性与服务功能等的衰退现象。景观恢复是指恢复原生生态系统间被人类活动终止或破坏的相互联系;景观生态建设应以景观单元空间结构的调整和重新构建为基本手段,包括调整原有的景观格局,引进新的景观组分等,以改善受胁或受损生态系统的功能,提高其基本生产力和稳定性,将人类活动对于景观演化的影响导入良性循环。二者的综合,统称为景观生态恢复与重建,是构建安全的区域生态格局的关键途径。其目标是建立一种由结构合理、功能高效、关系协调的模式生态系统（model ecosystem）组成的模式景观（model landscape）,以实现生态系统健康、生态格局安全和景观服务功能持续,以3S(RS,GPS,GIS)技术为支撑的GAP(ageographic approach to protect biological diversity)分析将为大尺度景观恢复的诊断、评价、规划提供重要的手段。景观中某些关键性点、位置或关系的破坏对整个生态安全具有毁灭性的后果,研究景观层次上的生态恢复模式及恢复技术、选择恢复的关键位置、构筑生态安全格局已成为景观生态学家关注的焦点。     

基于时空分析的生态保护与修复试点工程实施效果评估——以赣州市为例

以“山水林田湖草生命共同体”为中心思想,从生态系统的格局和质量两个方面,对赣州市山水林田湖生态保护与修复试点工程实施效果进行了综合评估。结果如下：（1）从生态系统格局来看,2015到2018年,赣州市森林、农田和城镇生态系统面积明显增加,超过40%的草地生态系统转变为森林生态系统,且近45%的城镇生态系统面积增量由草地生态系统贡献。此外,多数自然生态系统的斑块破碎化加剧,森林生态系统破碎化现象最为明显,最大斑块指数从54.36降低到37.41,而半自然生态系统最大斑块指数增大。（2）从生态系统质量来看,赣州市归一化植被指数稳定在0.7以上并呈增长趋势,水土流失综合治理面积从16543.8 km²增长到18550.4 km²,重点流域水质基本稳定在Ⅱ、Ⅲ级,城镇生态系统受土壤重金属污染的风险较小,但部分县区农田生态系统受一种或多种土壤重金属污染的风险较大。整体而言,赣州市山水林田湖生态保护与修复试点工程取得了显著成效,较好的完成了实施方案中的规划目标。在进一步的生态保护与修复工作中,应重视赣州市自然生态系统斑块破碎化严重地区、水质出现波动较大的河流断面以及农田生态系统受土壤重金属污染威胁较大的县区。     

People as Ecological Participants in Ecological Restoration

In 1987, Bradshaw proposed that ecological restoration is the ultimate “acid test” of our understanding the functioning of ecosystems ( Bradshaw 1987 ). Although this concept is widely supported academically, how it can be applied by restoration practitioners is still unclear. This is an issue not limited to Bradshaw’s acid test, but moreover, reflects a general difficulty associated with the polarization between conceptual restoration (restoration ecology) and practical restoration (ecological restoration), where each has functioned to certain degree in isolation of the other. Outside of the more obvious pragmatic reasons for the relative independence between ecological restoration and restoration ecology, we propose that a more contentious explanation is that the approach taken toward understanding ecosystem development in restoration ecology is tangential to what actually takes place in ecological restoration. Current paradigms assume that the process of ecosystem development in restoration should follow the developmental trajectories suggested by classical ecological succession models. However, unlike these models, ecosystem development in restoration is, at least initially, largely manipulated by people, rather than by abiotic and biotic forces alone. There has been little research undertaken to explore how restoration activities impact upon or add to the extant ecological processes operating within a restoration site. Consequently, ecological restoration may not be so much an acid test of our understanding the functioning of ecosystems, but rather, an acid test of our understanding mutually beneficial interactions between humans and ecosystems.     

退化森林生态系统恢复评价研究综述

森林退化是一个世界性的问题,对退化的森林进行恢复评价是合理地进行森林生态系统管理的基础。介绍了森林退化的概念,综述了退化森林生态系统恢复评价的一般程序,主要包括恢复目标的确定、参照系的选择、评价指标体系的构建及定量评价等几个方面。目前,大多数退化森林恢复评价主要包括物种多样性、植被结构和生态学过程3个方面。其中,物种多样性包括物种丰富度和多度等;植被结构包括植被盖度、乔木密度、高度、胸高断面积、生物量和凋落物结构等;生态学过程包括养分库、土壤有机质以及生物间的相互关系等。不同的研究者或管理者由于对恢复其生态系统服务功能的需求存在差异,评价退化生态系统恢复的角度也不一样。恢复评价可以从特殊种群到整个生态系统的不同层次进行。在深刻理解森林退化定义的基础上,建立现实的目标和正确地选择参照系是恢复评价的前提。     

半干旱区生态恢复关键生态系统识别——以内蒙古自治区和林县为例

我国土地退化严重,且大部分发生在干旱半干旱地区.恢复为何种生态系统类型是生态学研究的重要课题.采用生态功能区划,根据各个生态功能区主体生态系统功能,推导发挥此功能的生态系统类型的方法,识别关键生态系统类型.以内蒙古自治区和林县为例,采用文献调研、实地调查、3S技术等方法,在评价该县生态敏感性、生态服务功能重要性的基础上,将该县划分为3个一级生态区,11个二级生态功能区.根据各个生态功能区的主体生态系统服务功能,分析发挥该功能的可能生态系统类型.再根据全国自然植被区划、气候变化趋势模型以及现状植被类型,识别各个生态功能区的关键生态系统类型.     

A world of possibilities: six restoration strategies to support the United Nation's Decade on Ecosystem Restoration

Ecological restoration is practiced worldwide as a direct response to the degradation and destruction of ecosystems. In addition to its ecological impact it has enormous potential to improve population health, socioeconomic well‐being, and the integrity of diverse national and ethnic cultures. In recognition of the critical role of restoration in ecosystem health, the United Nations (UN) declared 2021–2030 as the Decade on Ecosystem Restoration. We propose six practical strategies to strengthen the effectiveness and amplify the work of ecological restoration to meet the aspirations of the Decade: (1) incorporate holistic actions, including working at effective scale; (2) include traditional ecological knowledge (TEK); (3) collaborate with allied movements and organizations; (4) advance and apply soil microbiome science and technology; (5) provide training and capacity‐building opportunities for communities and practitioners; and (6) study and show the relationships between ecosystem health and human health. We offer these in the hope of identifying possible leverage points and pathways for collaborative action among interdisciplinary groups already committed to act and support the UN Decade on Ecosystem Restoration. Collectively, these six strategies work synergistically to improve human health and also the health of the ecosystems on which we all depend, and can be the basis for a global restorative culture.