北方风沙区生态修复的科学原理、工程实践和恢复效果

北方风沙区位于欧亚草原的东部,是我国生态环境最为脆弱的地区之一,其在北方生态安全屏障和丝绸之路经济带建设中具有十分重要的战略地位。在国家一系列生态保育工程的支持下,该地区的生态环境得到明显改善。但是,由于受人类活动和全球气候变化的影响,该地区仍然面临着严峻的环境压力。在中国科学院科技服务网络计划(STS计划)等项目支持下,开展了北方风沙区土地沙化成因及退化土地空间分布研究,集成了北方风沙区重点脆弱区生态恢复的理论和技术体系,以内蒙古中部的阴山北麓地区、内蒙古浑善达克沙地和蒙辽交界的科尔沁沙地为重点研究区域,进行了高效人工草地建植、天然草地恢复和管理、沙化草地治理等相关工程技术的示范,开展生态恢复模式的效果跟踪监测和生态效益评估,确定生态恢复技术和模式的技术参数和指标,明确不同集成技术与模式在北方风沙区的适用区域和范围,为技术模式的推广应用提供科学依据。通过上述研究,可以为中央和地方政府制定生态系统管理和退化生态系统恢复政策、建立我国北方生态安全屏障提供决策依据,为生态修复产业提供技术指南,为相关研究提供全面系统的基础数据支撑。     

中国牧区草地移动性利用的丧失和重建

草地利用移动性的丧失导致生态系统退化,是草地放牧生态学领域兴起的主导性学说。在我国,草地利用移动性的丧失不仅是政策变化导致的,更是众多自然和社会因素叠加演进的结果。草地利用移动性的重建对于中国草地恢复和可持续性管理具有重要意义,但是很难通过恢复传统或季节性轮牧的途径实现。我们可以依托智能围栏、牲畜智能可穿戴设备以及草地生产力无人机快测等新型放牧管理技术,在我国不同气候区域、不同类型草地,因地制宜地发展新型草地移动性管理模式,进而重建“草地利用的移动性”。新型轮牧模式还应与草畜平衡、牲畜补饲以及土壤养分补充等重要生态草牧业措施结合,确保我国草地资源的高效可持续利用。     

氮素添加对内蒙古退化草原生产力的短期影响北大核心CSCD

不合理的土地利用方式以及气候变化导致我国草原生态系统普遍退化,主要表现在土壤养分降低、植被覆盖度减少、生产力下降。外源氮素添加是促进退化草原尽快恢复的一项重要措施,尤其是对那些退化较为严重的草原。该研究选取内蒙古东乌珠穆沁旗不同退化程度(轻度、中度和重度)的草原群落,于2014–2015年开展连续两年的氮素添加实验,设置对照(不添加)、低水平(5.0 g N·m^(–2)·a^(–1))、中水平(10.0 g N·m^(–2)·a^(–1))和高水平(20.0 g N·m^(–2)·a^(–1))4种氮素添加处理,探讨退化草原群落生产力在恢复过程中对不同水平氮素添加的响应。结果显示:(1)高、中水平氮素添加显著提高了轻度退化群落的地上生物量,分别比对照增加了53.1%、51.6%,氮素各水平添加对中度、重度群落地上生物量无显著影响;(2)高、中水平氮素添加显著提高了轻度退化群落中多年生根茎型禾草地上生物量,分别比对照增加了45.1%、47.7%,而多年生杂类草地上生物量分别比对照减少了37.4%、42.1%,但中度和重度退化群落各功能群生物量的响应不显著;(3)三种水平氮素添加对轻、中、重度退化群落物种丰富度在试验期间均没有显著影响。研究结果表明氮素添加有助于提高轻度退化草原中多年生根茎型禾草的生物量,进而提高群落的生物量,但多年生杂类草会被逐渐替代,导致生物量降低,可见施氮对草原恢复的影响取决于草原退化程度。     

外部干扰对根茎型克隆植物甘草自然种群植株生长及主要药用成分含量的影响

克隆植物, 特别是游击型克隆植物, 其分株在一定时间段往往通过连接结构(即间隔子)连接在一起形成克隆网络, 基于克隆网络的克隆植物特性显著提高了克隆植物应对外部干扰的能力。长期封育禁牧使得甘草(Glycyrrhiza uralensis)自然种群免受外部干扰, 却并没有促使受破坏的甘草自然种群快速恢复。因为克隆整合、克隆储存及克隆分株的选择性放置等克隆植物特性的存在, 适度的外部干扰有利于根茎型克隆植物甘草的生长与繁衍。但外部干扰与克隆植物特性在甘草种群恢复中的作用及其机理目前并不清楚。该研究以甘草自然种群为研究对象, 通过野外控制实验进行模拟动物采食和人工采挖干扰, 探讨不同程度干扰对甘草自然种群生长和主要药用成分含量的影响。结果表明在中度放牧采食干扰或者人工采挖干扰下, 甘草自然种群的分株密度、高度和地上生物量与对照相比均没有显著差异, 甘草表现出等补偿生长; 而在不同类型的重度干扰下, 甘草产生的响应不一致。重度放牧采食干扰下甘草表现出欠补偿生长, 而重度人工采挖干扰下甘草表现出超补偿生长。克隆植物特性在甘草应对外部干扰过程中发挥着重要作用。外部干扰一定程度上提高了甘草中甘草苷和甘草酸的含量, 从而提升了药材的品质。进一步的研究应该关注于甘草自然种群与环境因子之间的关系, 解析甘草自然种群退化的原因, 提出相应的复壮技术, 探讨可持续利用的管理模式。