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              利用生物多樣性修復退化土地

              2021-09-15 11:34 東南生態
                     根據IPBES關于土地退化的報告,農業用地和原生境的退化大大降低了生態系統的恢復力和經濟系統的彈性,是對全球可持續發展、生物多樣性和生態系統功能的重大威脅。在許多新興經濟體和發展中國家,人類活動所導致的環境污染使大量農業用地和原生境發生了嚴重退化。在很多情況下,將遭受嚴重污染的生境恢復到原始狀態是不可行的,因為這些生境承載一個健全的原始生態系統的能力十分有限。在這種情況下,我們需要實施一系列修復退化土地的措施,以期達到提高生物多樣性、增強生態系統功能的目的。
                     過往大量研究報道了生物多樣性和生態系統功能之間的關系;但是,這些理論研究成果并沒有實際應用在退化土地的生態修復方面。因此,我們并不清楚:究竟應該在退化土地上構建生物多樣性高的植物群落,還是直接種植最高產的物種,或是種植污染物去除效率最高的物種?這個問題對于像中國這樣的地方尤其重要。在中國,上世紀70年代至90年代的快速經濟發展和工業化導致采礦、礦物加工場所附近的土地遭受了嚴重的污染。作為負責任的大國,中國正致力于大力改善本國的生態環境;因此,生物多樣性與退化土地生態修復關系的相關研究有可能在國家層面上影響環境政策的制定與執行。
               
                      我們在中國湖南省的一個廢棄鉛鋅尾礦庫上開展了一項大型的野外試驗,探究生物多樣性更高的植物群落是否更有利于礦業廢棄地的生態修復和提高生態系統功能。該礦業廢棄地幾十年來一直受到鎘和鋅的嚴重污染。我們在該廢棄地上建立了不同多樣性梯度(物種豐富度為1到16)的植物群落,這些物種是從污染區域周邊生長的草本植物中選出的。結果發現,生物多樣性更高的植物群落產生了更高的生物量,并且穩定性也更高。此外,在生物多樣性更高的植物群落中,植物葉片組織中的重金屬含量也更低,這無疑緩解了重金屬污染對周邊食草動物的影響。

                      然而,更重要的是,我們發現,生物多樣性刺激了植物-土壤反饋,繼而驅動了生態系統功能的增強。植物物種多樣性更高的樣方中,土壤細菌和真菌的物種多樣性也更高。土壤纖維素降解細菌的相對豐度隨著植物多樣性的增高而增高,這類細菌會分泌降解纖維素的酶,推動凋落物分解和養分循環—而這是一個正常運轉的生態系統不可或缺的基本組成部分。此外,生物多樣性高的植物群落表現更好還歸因于這些樣方土壤中的植物病原真菌較少,而有益的土壤真菌較多。具體來說,在植物多樣性高的樣方中,土壤幾丁質分解細菌的相對豐度更高,這類細菌釋放的幾丁質酶能夠降解土傳植物病原真菌細胞壁中的幾丁質。
               
                      綜上所述,當我們需要一個快速高效的方法來對退化土地進行生態修復時,構建生物多樣性更高的植物群落似乎是一種行之有效的選項。生態修復成功與否的關鍵在于能否確保土壤有機質分解和養分循環等過程協同作用支撐起一個自維持的生態系統,而生物多樣性更高的植物群落恰好可以確保這一點。



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